Principios de análisis instrumental

368 Capítulo 15 Espectrometría molecular por luminiscencia <« En este tipo de instrumentos, la celda de la muestra se irra– dia con un haz de excitación que se ha dispersado en el plano xy mediante un monocromador que se ha girado 90° respecto a la rendija de salida. En este tipo de instrumentos, un dispositivo de acoplamiento de carga bidimensional que ve la radiación de exci– tación dispersada en el plano yz y la radiación dispersada proce– dente del monocromador de emisión en el plano yz. En este tipo de instrumentos, una proyección isométrica, algunas veces lla– mada registro acumulado, de los espectros de excitación y de emi– sión completos del compuesto. Los espectros totales de este tipo se pueden obtener en pocos segundos, o menos, y son de particu– lar utilidad para el análisis de mezclas de especies fluorescentes. Ya está disponible en el mercado un instrumento de este tipo. 6 Sensores de fluorescencia de fibra óptica Las sondas de fibra óptica se utilizan para demostrar que se pue– den llevar a cabo distintos análisis por fluorescencia en lugares muy alejados de la fuente y del detector. Con tales sondas, la radiación que procede de una fuente de rayos láser viaja a través de una fibra óptica y genera fluorescencia en las soluciones de la muestra. Entonces, la emisión fluorescente regresa por la misma fibra óptica hasta un detector para la medición. La aplicabilidad de este tipo de dispositivo se ha extendido a analitos no fluores– centes mediante la fijación de un material indicador fluorescente en el extremo de la fibra óptica? En la sección 7G se analizan las propiedades de las fibras ópticas y sus aplicaciones en los instru– mentos químicos. Muchos sensores para detectar fluorescencia no se basan en la fluorescencia directa, sino en la supresión de la misma. 8 Por ejemplo, el oxígeno molecular es uno de los mejores agentes supresores mediante choques. El oxígeno puede atenuar la fluo– rescencia de hidrocarburos aromáticos policíclicos, complejos de rutenio, osmio, iridio y platino, aparte de una cantidad de molécu– las heterocíclicas adsorbidas en la superficie. Se puede hacer un sensor de oxígeno al fijar un fluoróforo en una capa fina de silicón en el extremo de un grupo de fibras ópticas. 9 Los sensores para los haluros de S0 2 , H 2 0 2 , y varias otras moléculas, se apoyan en los agentes supresores de fluorescencia. Fosforímetros El diseño de los instrumentos que se utilizan para estudiar la fos– forescencia es similar al de los fluorómetros y los espectrofluoró– metros que se estudiaron antes, y solo difieren en que requieren dos componentes adicionales. 10 El primero es un dispositivo que irradia de manera alternada la muestra y, después de un retraso en el tiempo adecuado, mide la intensidad de la fosforescencia. 6 Horiba Jobin Yvon, Edison, New Jersey. 7 0tro análisis sobre los sensores hechos de fibra óptica para fluorescencia se encuentra en O. S. Wolfbeis en Molecular Luminescence Spectroscopy, S. G. Schul– man, ed., parte 2, cap. 3, New York: Wiley, 1988. 8 Véase W. Trettnak en Fluorescence Spectroscopy: New Metlwds a11d Applications, O. S. Wolfbeis, ed., New York: Springer-Verlag, 1993, cap. 7. 9 J. N. Demas, B. A. DeGraff y P. B. Coleman, Arwl. Chem., 1999,71, p. 793A, DOI: 10.1 021/ac9908546. 10 Véase R. J. Hurtubise, Anal. Chem., 1983,55, p. 669A, DO!: 10.1021/ac00257a783; R. J. Hurtubise, Phosphorimetry: Theory, Instrumentation, and Applications, cap. 3, New York: VCH, 1990. El retraso de tiempo es necesario para diferenciar la emisión fosfo– rescente de larga vida de la emisión fluorescente de corta vida, que podrían originarse en la misma muestra. Se utilizan dispositivos mecánicos y electrónicos, y muchos instrumentos de fluorescen– cia comerciales tienen accesorios para medir la fosforescencia. La mayoría de los instrumentos actuales usan un esquema de com– puerta para considerar el retraso. A menudo se utiliza una lám– para de arco de xenón por pulsos para excitar la muestra. Después de un tiempo de retraso que el usuario establece, el sistema de adquisición de datos se activa para lograr la señal de fosfores– cencia. Con frecuencia, la señal se integra durante este periodo cuando la lámpara está apagada y la fluorescencia ha disminuido a un valor muy bajo. Se requiere un segundo componente nuevo porque, por lo regular, las mediciones de fosforescencia se efectúan a la tempe– ratura del nitrógeno líquido en un medio rígido para reducir al mínimo las colisiones que originarían la desactivación del estado triple de larga vida. En general, un matraz Dewar con ventanas de cuarzo, como el que se ilustra en la figura 15.12, forma parte de un fosforímetro. A esta temperatura, el analito existe en la forma de un soluto en un vidrio o en un disolvente sólido. Un disolvente común es una mezcla de dietiléter, pentano y etanol. 158.3 Esquemas de corrección y compensación Se utilizan diferentes esquemas para corregir los espectros lumi– niscentes respecto a algunas de las diversas variables que los afectan. La estabilidad de la fuente, la distribución espectral de la fuente, los efectos del filtro interno, el rendimiento de los compo– nentes ópticos y las respuestas espectrales de las piezas del instru– mento están entre las variables que pueden influir en la intensidad de la luminiscencia y en los espectros. Muchos instrumentos están equipados para compensar o corregir algunos de estos efectos. Nitrógeno líquido FIGURA 15.12 Matraz Dewar y celda para efectuar mediciones de fosforescencia a baja temperatura. La trayectoria óptica atraviesa la parte sin platear del recipiente.