Fluorescencia
Páginas: 51 (12569 palabras)
Publicado: 1 de octubre de 2012
FLUORESCENCIA
Se conoce como luminiscencia a la emisión de luz por una sustancia desde estados electrónicos excitados. La luminiscencia se divide en dos categorías: fluorescencia y fosforescencia, dependiendo de la naturaleza del estado excitado.
En los estados excitados singletes, el electrón en el orbital excitado se encuentra apareado (tiene spin opuesto) con el electrón en elorbital del estado basal. En consecuencia, la vuelta al estado basal es una transición permitida[1], que ocurre rápidamente (tiempo de vida de alrededor de 10ns) y con la emisión de un fotón. Este proceso se llama fluorescencia.
La fosforescencia es la emisión de luz de estados excitados tripletes, en los cuales el electrón en el orbital excitado tiene su spin en la misma orientación que el electrónen el orbital del estado basal. Por lo tanto, las transiciones al estado basal están prohibidas, y ocurren lentamente, por lo que los tiempos de vida de la fosforescencia son en general del orden de milisegundos o segundos. Generalmente no se observa fosforescencia en soluciones a temperatura ambiente, porque existen muchos procesos de desactivación no radiante que compiten con la emisión.DIAGRAMAS DE MORSE
El diagrama de Morse de la figura representa la energía potencial de una molécula en función de la separación entre los núcleos (curva en negro) para dos estados electrónicos. También se indica la función de onda de los electrones para cada uno de los niveles vibracionales de ambos estados electrónicos (en naranja). El cuadrado de la función de onda da la posibilidad deencontrar al electrón en una posición dada. Entre el estado electrónico basal y el excitado la distancia de equilibrio entre los núcleos varía en una cantidad q01.
El principio de Franck-Condon indica que las transiciones electrónicas son “verticales”: dado que ocurren muy rápidamente (10-15s), las posiciones de los núcleos no se modifican en el momento que electrón pasa a un estado excitado. Laprobabilidad de una transición electrónica dada entre el estado basal y un dado nivel vibracional del estado excitado dependerá del grado de superposición que exista entre las funciones de onda del electrón en ambos estados. En el ejemplo de la figura, existe mayor superposición entre la función de onda del primer nivel vibracional del estado basal con la del tercer nivel vibracional (ν=2) delestado electrónico excitado que con la del nivel vibracional más bajo de dicho estado. Por ello, la transición electrónica más probable es 0 →2´, y da lugar a la banda más intensa de absorción.
Luego de la excitación, la molécula decae rápidamente al nivel vibracional más bajo del estado excitado, y desde allí se produce la emisión hacia el estado basal. De forma similar, la transición másprobable es la 2´ → 0 y es la que da lugar a la banda más intensa en el espectro de fluorescencia.
DIAGRAMAS DE JABLONSKI
Los procesos que ocurren entre la absorción y la emisión de luz se representan generalmente por un diagrama de Jablonski.
[pic]
Se muestran los estados electrónicos de singlete S0, S1, S2, etc. y de triplete T1, en donde el fluoróforo puede existir en un número deniveles vibracionales diferentes, representados como 0, 1, 2, etc.
Las transiciones entre los estados, ya sean de absorción, emisión o pérdida de energía, que se muestran como flechas verticales. Las transiciones ocurren en aprox. 10-15s, un tiempo muy corto como para que ocurra un desplazamiento significativo de los nucleos (este es el principio de Franck-Condon).
A T ambiente, la energíatérmica nos suficiente para que hayan poblaciones significativas en los estados vibracionales excitados. Por lo tanto, la absorción y la emisión ocurren principalmente de moléculas en el nivel vibracional más bajo.
Al absorber luz un fluoróforo se excita a un nivel vibracional distinto del basal de S1 o S2. Las moléculas en fases condensadas se relajan rápidamente al nivel vibracional más bajo...
Se conoce como luminiscencia a la emisión de luz por una sustancia desde estados electrónicos excitados. La luminiscencia se divide en dos categorías: fluorescencia y fosforescencia, dependiendo de la naturaleza del estado excitado.
En los estados excitados singletes, el electrón en el orbital excitado se encuentra apareado (tiene spin opuesto) con el electrón en elorbital del estado basal. En consecuencia, la vuelta al estado basal es una transición permitida[1], que ocurre rápidamente (tiempo de vida de alrededor de 10ns) y con la emisión de un fotón. Este proceso se llama fluorescencia.
La fosforescencia es la emisión de luz de estados excitados tripletes, en los cuales el electrón en el orbital excitado tiene su spin en la misma orientación que el electrónen el orbital del estado basal. Por lo tanto, las transiciones al estado basal están prohibidas, y ocurren lentamente, por lo que los tiempos de vida de la fosforescencia son en general del orden de milisegundos o segundos. Generalmente no se observa fosforescencia en soluciones a temperatura ambiente, porque existen muchos procesos de desactivación no radiante que compiten con la emisión.DIAGRAMAS DE MORSE
El diagrama de Morse de la figura representa la energía potencial de una molécula en función de la separación entre los núcleos (curva en negro) para dos estados electrónicos. También se indica la función de onda de los electrones para cada uno de los niveles vibracionales de ambos estados electrónicos (en naranja). El cuadrado de la función de onda da la posibilidad deencontrar al electrón en una posición dada. Entre el estado electrónico basal y el excitado la distancia de equilibrio entre los núcleos varía en una cantidad q01.
El principio de Franck-Condon indica que las transiciones electrónicas son “verticales”: dado que ocurren muy rápidamente (10-15s), las posiciones de los núcleos no se modifican en el momento que electrón pasa a un estado excitado. Laprobabilidad de una transición electrónica dada entre el estado basal y un dado nivel vibracional del estado excitado dependerá del grado de superposición que exista entre las funciones de onda del electrón en ambos estados. En el ejemplo de la figura, existe mayor superposición entre la función de onda del primer nivel vibracional del estado basal con la del tercer nivel vibracional (ν=2) delestado electrónico excitado que con la del nivel vibracional más bajo de dicho estado. Por ello, la transición electrónica más probable es 0 →2´, y da lugar a la banda más intensa de absorción.
Luego de la excitación, la molécula decae rápidamente al nivel vibracional más bajo del estado excitado, y desde allí se produce la emisión hacia el estado basal. De forma similar, la transición másprobable es la 2´ → 0 y es la que da lugar a la banda más intensa en el espectro de fluorescencia.
DIAGRAMAS DE JABLONSKI
Los procesos que ocurren entre la absorción y la emisión de luz se representan generalmente por un diagrama de Jablonski.
[pic]
Se muestran los estados electrónicos de singlete S0, S1, S2, etc. y de triplete T1, en donde el fluoróforo puede existir en un número deniveles vibracionales diferentes, representados como 0, 1, 2, etc.
Las transiciones entre los estados, ya sean de absorción, emisión o pérdida de energía, que se muestran como flechas verticales. Las transiciones ocurren en aprox. 10-15s, un tiempo muy corto como para que ocurra un desplazamiento significativo de los nucleos (este es el principio de Franck-Condon).
A T ambiente, la energíatérmica nos suficiente para que hayan poblaciones significativas en los estados vibracionales excitados. Por lo tanto, la absorción y la emisión ocurren principalmente de moléculas en el nivel vibracional más bajo.
Al absorber luz un fluoróforo se excita a un nivel vibracional distinto del basal de S1 o S2. Las moléculas en fases condensadas se relajan rápidamente al nivel vibracional más bajo...
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