Numer ćwiczenia: 23	Temat ćwiczenia: Wygaszanie fluorescencji.	Data wykonania doświadczenia: 16.12.08r.
				Data oddania sprawozdania: 07.01.09r.
Grupa: C2	Imię i nazwisko: Katarzyna Sarnek	Nazwisko sprawdzającego: dr A. Karewicz
Uwagi:		Ocena:

1. Cel doświadczenia:

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

2. Przebieg doświadczenia:

Wykonanie:

● Sporządzono 100 cm³ 0,5M roztworu KI w metanolu przez rozpuszczenie 8,30 g KI w kolbie na 100 cm³ i dopełnienie metanolem do kreski.

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

● Następnie zarejestrowano widma absorpcyjne sporządzonych roztworów na spektrofotometrze UV - VIS używając metanolu jako roztworu odniesienia.

● Na podstawie zarejestrowanych widm absorpcyjnych wybrano długość fali światła wzbudzonego -  = 365 nm przy której dokonano pomiarów natężenia fluorescencji.

● Sporządzono po 10 cm³ roztworów o stałym stężeniu antracenu (5⋅10^-5M)
i stężeniach KI równych: 0.01, 0.03, 0.05, 0.075, 0.10, 0.15, 0.20, 0.30, 0.40 M oraz roztwór o stężeniu antracenu 5⋅10^-5M nie zawierający KI.

● Skalibrowano spektrofotometr ustawiając wskazówkę miernika na 0% dla czystego metanolu i 100% dla roztworu antracenu o stężeniu 5⋅10^-5M nie zawierającego KI.

● Za pomocą spektrofotometru dokonano pomiarów natężenia fluorescencji dla pozostałych roztworów.

3. Zestawienie wyników:

Stężenie KI [mol/dm^3]	Wskazanie miernika J [%]
0,000	100
0,010	79
0,030	61
0,050	52
0,075	44
0,100	39
0,150	27
0,200	20
0,300	17
0,400	12

4.Opracowanie wyników:

Przejścia elektronowe według notacji Clara i Platta.

Zaznaczono na zarejestrowanych widmach absorpcyjnych antracenu.

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

Diagram Jabłońskiego

Energia stanów wzbudzonych

Skorzystano ze wzoru:
, który wyprowadzono z
oraz

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 = 7,924 · 10^-19 [J] = 4,953 [eV]

λ=323 ·10^-9m → E = 6,158 · 10^-19 [J] = 3,849 [eV]

λ=339 ·10^-9m → E = 5,867 · 10^-19 [J] = 3,667 [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]

Stosunek J⁰/J.

Wartość J⁰/J obliczono korzystając ze wzoru: J°/J = 100/J

Wyniki obleczeń zestawiono w tabeli:

Stężenie KI [mol/dm^3]	J^0/J
0,000	1,00
0,010	1,27
0,030	1,64
0,050	1,92
0,075	2,27
0,100	2,56
0,150	3,70
0,200	5,00
0,300	5,88
0,400	8,33

Wykres zależności J⁰/J od stężenia substancji wygaszającej

Stała wygaszania fluorescencji przez cząsteczki KI

Skorzystano z równania Sterna - Volmera:
oraz przyjęto, że czas życia fluorescencji antracenu ⁰_f = 0,6 ns , który to dany jest wzorem:

Po podstawieniu ⁰_f do równania Sterna - Volmera otrzymujemy:

ponieważ stosunek J⁰/J jest równy
/
, a zatem:

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

.

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

k_q = 2,98 · 10⁹ [ mol^-1dm³s^-1]

5. Dyskusja wyników:

W wyniku przeprowadzonego doświadczenia wyznaczono stałą wygaszania fluorescencji antracenu przez cząsteczki jodku potasu. Obliczona na podstawie doświadczenia stała nie jest wolna od błędów i prawdopodobnie różni się od tablicowej. Uzyskany wynik zawiera błędy które mogą wynikać z nieprecyzyjnego sporządzania roztworów bądź błędnego odczytu natężenia fluorescencji.

Na podstawie zarejestrowanych widm absorpcyjnych określono długości fali odpowiadające maksimom, a następnie z tych danych obliczono różnice energii pomiędzy poziomem S₀ a kolejnymi poziomami oscylacyjnymi stanu S₁. Z obliczonych wyników wykreślono schematycznie diagram Jabłońskiego.

---