Principios de análisis instrumental

o bien, cuando P 0 es constante, F = Kc = 2.303K'sbcP 0 = 2.303c/JrK"sbcP 0 (15.7) Por consiguiente, una gráfica de la potencia radiante de la fluores– cencia de una disolución contra la concentración de las especies emisoras debería ser lineal a bajas concentraciones. Cuando e es tan elevada que la absorbancia es mayor que 0.05, los términos de mayor orden de la ecuación 15.5 adquieren importancia y la linealidad se pierde; entonces, F adopta un valor inferior al que se obtiene en la extrapolación de la línea recta de la gráfica. Esta absorción se conoce como absorción primaria. Otro factor que se ocupa de las desviaciones negativas respecto a la linealidad a elevadas concentraciones es la autoabsorción o absor– ción secundaria. Ocurre cuando la longitud de onda de emisión se traslapa con una banda de absorción. Entonces, la fluorescencia disminuye porque la radiación emitida atraviesa la disolución y es reabsorbida por otras moléculas en ella. La absorción secundaria puede ser ocasionada por las especies del analito o por otras presentes en la disolución. Los efectos de estos fenómenos son tales que pue– den hacer que aparezca un máximo en la gráfica de la fluorescencia contra la concentración. A los efectos de la absorción también se les llama efectos internos del filtro . Supresión (quenching) dinámica Por lo general, el término supresión o amortiguamiento (quen– ching) se refiere a la transferencia de energía no radiante desde una especie excitada hacia otras moléculas. La supresión o amor– tiguamiento dinámico, también llamado supresión por colisiones, requiere el contacto entre la especie excitada y el agente supresor (Q). Este fenómeno se presenta con tal rapidez que los participan– tes en el choque pueden difundirse. La velocidad depende de la temperatura y la viscosidad. La concentración del agente supre– sor debe ser la suficiente para que haya una alta probabilidad de colisiones entre la especie excitada y el agente supresor durante el tiempo que dure el estado excitado. En el caso de la conversión externa controlada por supre– sión o amortiguamiento dinámico con un solo agente supresor, la constante de la velocidad de conversión externa se puede escribir como (15.8) donde kq es la constante de velocidad de la supresión y [Q] es la con– centración del agente supresor. En ausencia de supresión (kec = O) y si están ausentes la predisociación y la disociación (/<pd = kd = 0), la eficacia cuántica de la fluorescencia cf.¡ 0 rse puede expresar a partir de la ecuación 15.1 como o k¡ c/Jr = ---'---- kr +k;+ k;c (15.9) Con supresión, se puede escribir k¡ c/Jr = -----'-----,,.......,- k¡+ k;+ k;c + kq[Q] (15.10) Si se efectúa el cociente de la ecuación 15.9 entre la ecuación 15.10, obtenemos la ecuación de Stern-Volmer (15.11) »> 15A Teoría de la fluorescencia y la fosforescencia 361 donde Kq es la constante de supresión o amortiguamiento de Stern-Volmer definida como Kq = kq!(k¡ +k;+ k;cl- Al reacomo– dar los términos se obtiene, 1 1 Kq[Q] - = - +-- c/Jr c/J~ cf.¡~ Una gráfica de 11 c/Jr contra [Q] debe ser una recta con pendiente KqlcP~ y ordenada al origen 1/cf.¡~. La constante de Stern-Volmer se puede obtener a partir del cociente entre la ordenada al origen y la pendiente. La supresión dinámica reduce tanto el rendimiento cuántico de la fluorescencia, como el tiempo de vida de la misma. Puesto que la emisión de fluorescencia Fes directamente proporcional a la eficacia cuántica c/Jr (ecuación 15.2), la ecuación de Stern-Volmer se puede escribir en función de cantidades que se pueden medir con facilidad (5.1 2) donde F 0 y F son las señales de fluorescencia en ausencia y en presencia del agente supresor, respectivamente. La constante de Stern-Volmer es precisamente la pendiente de una gráfica de F 0 /F contra [Q], y la ordenada al origen de la gráfica es la unidad. En el ejemplo 15.1 se ilustra la aplicación de la ecuación 15.12 para determinar los valores Kq. EJEMPLO lS~l,,:··~\-. ::·." , .., .:~;-::: ~ ' •• "1 • ... <1 La fluorescencia del sulfato de quinina (véase la figura 15.3) es atenuada por las altas concentraciones del ion cloruro. Las señales siguientes de fluorescencia F se obtuvieron en función de la concentración del ion cloruro. Intensidad de fluorescencia, F ¡en, M 180.0 0.00 87.5 0.005 58.0 O.DlO 43.2 0.015 35.0 0.020 28.5 0.025 24.5 0.030 19.1 0.040 15.7 0.050 Prepare una hoja de cálculo y determine la constante de supre– sión Kq. Solución La hoja de cálculo y la gráfica de Stern-Volmer se muestran en la figura 15.4. Los datos se registran en las columnas By C, y F 0 /F se calcula en la columna D. La pendiente y la desviación estándar son Kq = 210 :±: 0.9 M - 1 , de acuerdo con lo que se obtuvo a partir de los valores estadísticos de la hoja de cálculo. Observe que la ordenada al origen está muy cerca de la unidad.