ESPECTROMETRÍA DE FLUORESCENCIA MOLECULAR
Alvaro Leiva GomezApuntes15 de Noviembre de 2016
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[pic 2] | Ministério da Educação Universidade Federal da Integração Latino-Americana Instituto de Tecnologia, Infraestrutura e Território Centro Interdisciplinar de Tecnologia e Infraestrutura |
ESPECTROMETRÍA DE FLUORESCENCIA MOLECULAR
ALVARO LEIVA
EVELYN CABRERA
FELIPE SOUZA DAVIES
FIAMA CENTURION
GABRIEL MARINS
Foz do Iguaçu, PR
Septiembre2016
ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN
2. TEORÍA DE LA FLUORESCENCIA
3. FACTORES QUE AFECTAN A LA FLUORESCENCIA
4. RELACIONES CUANTITATIVAS
5. DERIVACION FOTOQUIMICA
6. INSTRUMENTACIÓN Y APLICACIONES DE LOS MÉTODOS DE FLUORESCENCIA MOLECULAR.
6.1. INSTRUMENTACIÓN
6.2. APLICACIONES DE LOS MÉTODOS DE FLUORESCENCIA
7. CONCLUSION
INTRODUCCIÓN
La fluorescencia es un proceso de emisión en el cual las moléculas son excitadas por la absorción de radiación electromagnética. Las especies participantes excitadas se relajan al estado fundamental, liberando su exceso de energía en forma de fotones, una de las características más importantes de los métodos de fluorescencia es su sensibilidad inherente, la cual es, con frecuencia, de uno a tres órdenes de magnitud, mejor que las de la espectroscopía de absorción. Sin embargo, los métodos de fluorescencia se aplican mucho menos que los métodos de absorción, debido al número relativamente limitado de sistemas químicos que se pueden hacer fluorescer.
TEORÍA DE LA FLUORESCENCIA
La luminiscencia molecular es la emisión de radiación electromagnética (en la región ultravioleta, próximo-visible) proveniente de moléculas que fueron excitadas, retornando a su estado fundamental. Ese fenómeno es denominado de fotoluminiscencia, cuando la absorción de fotons de luz (hvex), es responsable de la excitación de la molecula por la elevación de electrones de valencia de un orbital menos energético, para un orbital mayor de energía.
La luminiscencia molecular según la literatura, es dividida en fluorescencia y fosforecencia, dependiendo de la naturaleza del estado excitado envuelto en el proceso. Si el estado es singlete, donde el spin del electrón en el orbital excitado mantien su orientación original, se tiene fluorescencia (Figura-1). Mientras que en la fosforecencia, la orientación del electrón que fue promovido al estado excitado es invertida (triplete).
En consecuencia de la retención de la orientación original, el retorno de una muestra que se encuentra en estado excitado singleto para el estado fundamental, es permitido y ocurre muy rapidamente. Así, la fluorescencia es intrinsicamente un fenómeno luminiscente mas común que la fosforecencia, compitiendo optimamente con procesos de desactivación no-radioactivos de estado excitado; lo que nos permite observar facilmente fluorescencia a temperatura ambiente y directamente en la solución.
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Figura1 - Representación del estado fundamental, singlete y triplete
Después de la absorción de radiación de comprimento de onda característico, la población de moleculas es promovida para un estado excitado singlete S2, (Figura-2). Según la regla de Kasha, la molécula se desactiva por relajamiento através de los niveles vibracionales de estados electrónicos de misma multiplicidad hasta alcanzar el primer nivel vibracional del estado excitado singleto de menor resistencia S1. Este proceso de relajamiento recibe el nombre de conversión interna, y ocurre con mucha rapidez (10-13 s a 10-11 s), y no tiene emisión de radiación.
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Figura2 - Diagrama de Jablonski
A partir de S1, si lamultiplicidad de lamuestra molecular no muda, puede seguir dos caminos para retonar al estado fundamental S0. El primero, si la diferencia de energía entre S1 y S0, no es muy grande y hay la posibilidad de sobreposición de niveles vibracionales, la malécula puede ser llevada al nivel vibracional más bajo de S1, por relajamiento vibracional sin emisión de radiación electromagnética, o sea, ocurre una conversión interna; si no, caso la diferencia energética entre S1 y S0, sea relativamente grande, la desactivación para el estado fundamental se da con emisión de radiación en forma de fluorescencia.
La fluorescencia es la base de la fluorimetría que abarca el conjunto de técnicas analíticas, basadas en la detección de fotones emitidos por moléculas excitadas de carácter singleto, cuando estas retornan para el estado fundamental.
FACTORES QUE AFECTAN A LA FLUORESCENCIA
La fluorescencia es una característica por la que ciertas sustancias pueden formar de nuevo su onda de longitud de la viga que se centra en ellos, en el que se emição una clara original de la radiación coloración. Este fenómeno es particularmente desconcertante en el momento del espectro de la luz está en el intervalo ultravioleta y también en el rango visible. Dado que la emisión fluorescente es del orden de 108 s-1, el tiempo del fenómeno es del orden de 10-9 s. Una de fluorescencia caracteistica es la percepción de observación. Por lo tanto es posible asimilar un espectro de emisión de fluorescencia.
Compuestos aromáticos, alifáticos o alicíclicos que contienen carbonilo o dobles enlaces conjugados y estructuras muy rígidas, son sustancias que pueden emitir fluorescencia.
La alta sensibilidad, amplia gama de asinterferências matriz de respuesta lineal, y que la fluorescencia pocas sustancias exhibición son los más emblemantes características de fluorescencia. Un espectro de emisión de fluorescencia se relaciona estrechamente con la composición de la muestra.
Hay procesos que afectan a la intensidad de fluorescencia de las cuales se puede dividir en procesos intramoleculares y procesos intermoleculares rígidos y ricos moléculas electrones son potencialmente fluorescente. Una estructura molecular plana favorece la fluorescencia, medida que se extiende el contacto entre los electrones establecidos.
La existencia de grupos sustituyentes en la molécula es también factor importante, ya que afecta a la intensidad, en el que la presencia de grupos hidroxi (-OH), metoxi (-OR), amino (-NR 2), cianuro (CN), y sulfona (- SO3H) tienden a aumentar la fluorescencia. En contraste grupos cetona (C = O) carboxilo (-COOH) y halógeno (-X) tienden a disminuir la fluorescencia.
La viscosidad y la polaridad pueden afectar significativamente la fluorescencia. Puesto que la viscosidad puede reducir los efectos desactivantesbimoleculares por la disminución de la difusión de la desactivación de las especies y de oxígeno en el medio. La polaridad afecta directamente la energía del estado excitado. Esta reducción de potencia puede resultar en una disminución considerable en la fluorescencia.
El efecto del pH sobre conjuntos de disolventes próticos es importante principalmente en moléculas de fluorescencia. Algunas sustancias pueden inhabilitar el estado singlete excitado a través de temple dinámico. El enfriamiento rápido es la transferencia de energía por métodos no radiactivos, la sustancia en el estado excitado a otras moléculas, que se consideran desactivadores. La consecuencia más directa es proporcional a la concentración del agente desactivador y su capacidad de difusión en el medio.
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