Numer ćwiczenia: 23	Temat ćwiczenia: Wygaszanie fluorescencji.	Data wykonania ćwiczenia: 18.03.2008
				Data oddania sprawozdania: 1.04.2008
Grupa:	Imię i nazwisko:	Nazwisko sprawdzającego: Dr Anna Karewicz
Uwagi:		Ocena:

1. Cel ćwiczenia:

Celem przeprowadzonego ćwiczenia było wyznaczenie stałej wygaszania fluorescencji antracenu przez cząsteczki jodku potasu na podstawie pomiaru natężenia fluorescencji za pomocą spektrofotometru ze specjalną przystawką.

2. Przebieg ćwiczenia:

1. Przygotowano 100 cm³ 0,5 M roztworu KI w metanolu przez rozpuszczenie naważki o masie 8,301 g w kolbie na 100 cm³ i dopełnienie metanolem do kreski.

2. Sporządzono po 10 cm³ roztworów antracenu o stężeniach 1·10^-4 oraz 5·10^-6 mol/dm³ przez rozcieńczenia roztworu wyjściowego o stężeniu 5·10^-4 mol/dm³.

3. Zarejestrowano widma powyższych roztworów na spektrofotometrze UV - VIS używając metanolu jako roztworu odniesienia.

4. Na podstawie widm wybrano długość fali przy której dokonano pomiarów natężenia fluorescencji, tj.  = 365 nm.

5. Sporządzono po 10 cm³ roztworów o stałym stężeniu antracenu (=5⋅10^-5 M)
   i stężeniach KI równych: 0.00, 0.01, 0.03, 0.05, 0.075, 0.10, 0.15, 0.20, 0.30, 0.40 M poprzez odmierzenie po 1 cm³ roztworu antracenu oraz odpowiednio: 0.0, 0.2, 0.6, 1.0, 1.5, 2.0, 3.0, 4.0, 6.0, 8.0 cm³ z 0.5 M KI używając jako rozpuszczalnika metanolu.

6. Skalibrowano spektrofotometr ustawiając wskazówkę miernika na 0% dla czystego metanolu i 100% dla roztworu o stężeniu KI równym 0.

7. Przeprowadzono pomiary dla pozostałych sporządzonych roztworów.

3. Wyniki ćwiczenia:

Wyniki pomiarów zebrano w tabeli:

Stężenie KI [mol/dm^3]	Wskazanie miernika J [%]
0,000	100
0,010	84
0,030	61
0,050	52
0,075	42
0,100	37
0,150	26
0,200	20
0,300	18
0,400	12

4. Opracowanie wyników:

1. Na zarejestrowanych widmach absorpcyjnych antracenu zaznaczono przejścia elektronowe wg notacji Clara i Platta.

Platt	^1Bb	^1La	^1Lb	^3La
Clar	β	p	α	t

Dla zarejestrowanych widm:

Rodzaj przejścia	λ [nm]	Oznaczenie wg notacji Platta	Oznaczenie wg notacji Clara
S0→S2	251 nm	^1Bb	β
S0→S1	375 nm	^1La	p

2. Sporządzono diagram Jabłońskiego i obliczono energię stanów wzbudzonych.

Ponieważ
oraz
wobec tego:
,

gdzie: h - stała Plancka =6,63·10^-34[J·s]

c - prędkość światła = 3·10⁸ [m/s]

λ - długość fali, dla której zaobserwowano przejście

λ=251 ·10^-9m E = 7,942 · 10^-19 [J] = 4,953 [eV]

λ=322 ·10^-9m E = 6,177 · 10^-19 [J] = 3,861 [eV]

λ=340 ·10^-9m E = 5,850 · 10^-19 [J] = 3,656 [eV]

λ=356 ·10^-9m E = 5,587 · 10^-19 [J] = 3,492 [eV]

λ=375 ·10^-9m E = 5,449 · 10^-19 [J] = 3,406 [eV]

3. Obliczono stosunek J⁰/J. Wyniki zabrano w poniższej tabeli:

Stężenie KI [mol/dm^3]	J^0/J
0,000	1,000
0,010	1,190
0,030	1,639
0,050	1,923
0,075	2,381
0,100	2,703
0,150	3,846
0,200	5,000
0,300	5,556
0,400	8,333

4. Sporządzono wykres zależności J⁰/J od stężenia substancji wygaszającej:

5. Z równania Sterna - Volmera wyznaczono stałą wygaszania fluorescencji przez cząsteczki KI. Przyjęto, że czas życia fluorescencji antracenu ⁰_f = 0,6 ns.

Równanie Sterna - Volmera ma postać:

,

zaś czas życia fluorescencji dany jest wzorem:

.

Po podstawieniu ⁰_f do równania Sterna - Volmera otrzymuje się następującą zależność:

W spektrofotometrze mierzono natężenie fluorescencji oraz stosunek J⁰/J, który jest równy
/
, a zatem:

.

Po przekształceniu powyższego wzoru otrzymuje się wyrażenie na stałą szybkości wygaszania fluorescencji k_q:

Na podstawie wzoru oraz wykresu zależności J⁰/J od stężenia substancji wygaszającej wyliczono, że

k_q = 2,91 · 10⁹ [ mol^-1dm³s^-1]

1. Podsumowanie:

Celem wykonanego ćwiczenia było wyznaczenie stałej wygaszania fluorescencji antracenu przez jodek potasu . Na podstawie widm zmierzonych w spektrofotometrze określono długości fali odpowiadające maksimom i z tych danych obliczono różnice energii pomiędzy poziomem S₀(v = 0) a kolejnymi poziomami oscylacyjnymi stanu S₁.
Z obliczonych wyników wykreślono schematycznie diagram Jabłońskiego.

Ponieważ spektrofotometr posiadał przystawkę do pomiaru natężenia fluorescencji, toteż z narysowanego wykresu zależności J⁰/J od stężenia wyliczono, na podstawie równania
Sterna - Volmera z założeniem, iż czas życia fluorescencji wynosi ⁰_f = 0,6 ns, stałą wygaszania fluorescencji. Wynik nie jest jednak wolny od błędów, wynikających choćby
z niedokładności sporządzenia roztworów o zadanym stężeniu lub odczytu długości fali maksimum absorpcji.

- 1 -

---