Este documento presenta información sobre diferentes métodos luminiscentes como la fluorescencia y la fosforescencia. Explica que la luminiscencia involucra la absorción y emisión de fotones por moléculas luego de ser excitadas. También describe los diferentes estados de energía electrónica de las moléculas y los procesos de desexcitación. Finalmente, brinda detalles sobre la instrumentación utilizada para medir la luminiscencia molecular.

1. Métodos Luminiscentes
Clase 1

2. Colores de Absorción y fluorescencia de una infusión de Lignum nephriticum (palo dulce) (a) bajo la luz
del día, (b) en solución alcalina.
Desde la antigüedad se
observaba esta luminiscencia
La luminiscencia ha sido un
fenómeno que se ha
visualizado hace mucho tiempo

3. Cristales emparejados de fluorita verde Iluminada con la luz del día. Finos cristales, perfectamente transparentes, tienen
una naturaleza dicroica (doble color): el color por luz reflejada fue a azul profundo zafiro, mientras que por luz transmitida
fue un verde intenso esmeralda.
Se observa 2 pesado de floreta
Derecha oscuridad (muestra un color
florecerte , luminiscente ,brillante )

4. Posición de la fluorescencia y
fosforescencia en el marco de las
interacciones radiación-materia
Introducción
dispersión
Interacciones de
la luz con la
materia
Se observan estas dos fenómenos
Absorbe y luego emite la
fotoluminiscencia
Hay dos grupos
1) Fotoluminiscente
2) La quimio luminiscente
¿Qué es la fotoluminiscencia ?
Es el fenómeno que experimenta
una sustancia luego de absorber
una radiación
La fotoluminiscencia se emite en
dos ( florescencia y fosforescencia )
Los métodos quimioluminiscencia, se
caracterizan en que una sultánica emite lo
que se genera internamente por reacción
químicas

5. Estados tempranos en la historia de la fluorescencia y fosforescencia

7. Posibles rutas de desexcitación de moléculas excitadas

8. Diferentes parámetros que influyen en la emision de la fluorescencia

10. La luminiscencia se relaciona con la medición de
emisión de fotones de moléculas.
Fotoluminiscencia: Fluorescencia y fosforescencia, la
excitación ocurre por absorción de fotones.
Fluorescencia envuelve la emisión de fotones entre
estados de la misma multiplicidad (usualmente,
singlete a singlete).
Fosforescencia envuelve transiciones electrónicas que
emiten radiación entre estados de diferente
multiplicidad. (usualmente, triplete a singlete).
Quimioluminiscencia: La emisión ocurre de estados
excitados producidos por reacción química.
ESPECTROSCOPIA DE LUMINISCENCIA MOLECULAR

11. (a) Estado electrónico fundamental, (b) y (c) estados
electrónicos excitados.
Estados de espín electrónico
Un estado electrónico molecular en el cual todos los
espines de los electrones están apareados se llama
singlete. El estado fundamental para un radical es un
doblete, si el electrón desapareado puede tomar dos
orientaciones en un campo magnético.

12. Niveles de energía de orbitales moleculares en ele formaldehido (HOMO: Orbital molecular mas alto ocupado;
LUMO: Orbital molecular mas bajo desocupado)

13. Distinción entre estados singlete y triplete, usando al formaldehido como ejemplo.

14. Generalidades
Stokes en 1852 introdujo el término “fluorescencia” y
posteriormente fue identificado como el desplazamiento
de Stokes, en la cual la radiación emitida es de mayor
longitud de onda de la radiación de excitación.
El primer espectrofluorometro, basado sobre el diseño de
Bowman, Caulfield y Udenfriend, fue introducido en 1955
por The American Instrument Company. De ese entonces,
la instrumentación ha sido continuamente mejorado y el
número de aplicaciones ha crecido enormemente.
El excelente límite de detección, simplicidad y selectividad
de la fluorescencia ha estimulado el desarrollo y la
adopción de la fluorometria como una mejor técnica en
química, bioquímica, biología y medicina.
En 1860, Stokes propuso y demostró el analisis fluorométrico.
Esquema experimental para la detección del desplazamiento de Stokes.

15. Velocidades de absorción y de emisión
La velocidad de absorción de un fotón de radiación
requiere entre 10-15 y 10-14 s.
La emisión fluorescente tiene lugar a una velocidad más
lenta, requiere entre 10-6 y 10-5 s.
La emisión fosforescente requiere tiempos comprendidos
entre 10-4 y 10 s.
La fosforescencia reconocida en 1568 por Cellini. El
concepto que la fosforescencia envuelve absorción y re-
emisión de luz fue establecido en los 1 700´s. Edmond
Becquerel desarrollo el primer fosforoscopio, un aparato
mecánico que permite la excitación secuencial y la
observación de la fosforescencia. En 1894, James Dewar
observo la fosforescencia en soluciones congelados por
aire líquido. Lewis y Kasha en 1944 propusieron que la
fosforescencia puede ser usado para identificar
compuestos orgánicos. El primer artículo sobre
fosforimetría cuantitativa por Kiers, Britt y Wentworth
apareció en 1957.
El uso de la quimioluminiscencia como técnica analítica
ha aparecido recientemente comparado con las
técnicas fotoluminiscentes. La quimioluminiscencia de
organismos vivos tales como luciérnagas
(bioluminiscencia) ha sido observado desde la
antigüedad.
La quimioluminiscencia debido a la oxidación por oxigeno
o peróxidos de fosforo, halógenos y especies orgánicas
fue observado a finales de los 1 800´s. Los primeros usos
de la quimioluminiscencia en química analítica data antes
de los 1930´s, donde las especies quimioluminiscentes
fueron usados como indicadores de reacciones titulantes.
Las técnicas cuantitativas basadas sobre la intensidad
quimioluminiscente relativa en concentraciones de
analitos aparecieron en los 1 970’s.

16. Procesos de desactivación
Diagrama de Jablonsky, diagrama parcial de los niveles de energía para un sistema
fotoluminiscente.
Diagrama Perrin-Jablonsky e ilustración de las posiciones
relativas de los espectros de absorción, fluorescencia y
fosforescencia.

17. Diagrama simplificado Perrin–Jablonski. La fluorescencia es una emision del estado singlete excitado S1 que se alcanza por la
absorción de la luz. La fosforescencia es una emision del estado triplete T1 después del cruzamiento intersistema desde S1.

18. Espectro de excitación y emisión de una disolución de quinina.
Variables que afectan la fotoluminiscencia
Rendimiento Cuántico ϕ
Relación entre el número de moléculas que emiten
luminiscencia respecto al número total de moléculas
excitadas. Los procesos de desactivación sugieren que el
rendimiento cuántico para un compuesto se puede
calcular a partir de las constantes de velocidad relativas
de los procesos por los que el estado singlete excitado
más bajo se desactiva.
donde kf de fluorescencia, Ki cruce entre sistemas, kec
conversión externa, kic conversión interna, kpd
predisociacion y kd disociación.
La ecuación permite una interpretación cualitativa de los
factores estructurales y del entorno que influyen en la
intensidad de la señal.

19. Efecto de la concentración en la intensidad de señal
De un rayo monocromático incidente Φ0 , una porción es
absorbido de modo que la radiación transmitida Φ es
menor que la radiación incidente. La radiación luminiscente
ΦL es proporcional a la radiación absorbida (Φ0 – Φ).
ΦL = k (Φ0 – Φ)
La constante k depende de las especies y su medio
ambiente y está relacionada con la eficiencia del retorno al
estado fundamental por emisión de un fotón. La radiación
transmitida está relacionada con la concentración del
analito por la Ley de Beer:
Φ = Φ0 10 – abc
Sustituyendo,
ΦL = k Φ0 (1 – 10 – abc)
Esta ecuación expandida en una serie de Taylor;
ΦL = k Φ0 2,303 𝑎𝑏𝑐 –
(2,303𝑎𝑏𝑐)2
2!
+
(2,303𝑎𝑏𝑐)3
3!
+ ⋯
Cuando el termino abc es menor que 0,01 los términos
mayores en la expansión contribuyen menos del 1% a ΦL ;
ΦL = 2,303 k Φ0 abc = k´ Φ0 c
Para bajas absorbancias (abc < 0,01) la radiación
luminiscente es directamente proporcional a la
concentración del analito y a la radiación incidente Φ0.

20. Instrumentación
Los componentes de los instrumentos para la medida de la
fotoluminiscencia son similares a los que se encuentran en los
instrumentos ultravioleta/visible.
Fuentes: lampara de arco de mercurio, lampara de arco de xenón,
láseres.
Selector de longitud de onda: filtros de interferencia y
monocromadores.
Fluorómetro,
Detectores: tubo fotomultiplicador, diodo en serie (fotodiodo).
Celdas: vidrio y cuarzo.
1
Fuente
2
3
4 5
floro metro

21. Espectrofluorímetro;
Aquí s usa el monocromador

22. 1 lampara

24. Configuración experimental esquemática para la espectroscopia luminiscente de tiempo-resuelto.