P1100226

Spektrofotometr fluorescencyjny ma dwa monochromatory (umieszczone i_c. miast 3 i 4. rys. 21.3). jeden umożliwia uzyskanie monochromatycznego promknio. wania wzbudzenia, a drugi — analizę promieniowania fluorescencyjnego. Ponin^ po monochroraatyzacji na roztwór pada tylko mała część całkowitej energii irfcfe światła, to powinno ono być intensywne. Z tego powodu stosuje się takie caifc detektory emitowanego promieniowania (zwłaszcza fotopowielaczc).

Spektrofotometry' fluorescencyjne pracujące ze stałą szerokością szczeliny uhm* źliwiają otrzymanie nieskorygowanych widm fluorcscencji, które wystarczają dc zwykłej pracy. Ody potrzebne są bardzo dokładne pomiary, to należy widmu ec skorygować, uwzględniając zmiany czułości fotopowielacza w zależności od częstości, zmiany spektralnej szerokości wiązki z monochromatora itd. Niektóre zpredu* kowanych przyrządów automatycznie wykonują taką korekcję i otrzymuje się skorygowane widma fluorcscencji.

21.4. ZASADY METOD FOSFOR ESCENCY JNYCH I ICH ZASTOSOWANIE W CHEMI ANALITYCZNEJ

21.4.1. Powstawanie fosforescencji

W przypadku, gdy cząsteczka, która absorbuje światło, oprócz podstawowego i wzbudzonego poziomu singletowcgo S₀ i S_i (rys. 21.4) występuje na poziomie iryplciowym Tj, który położony jest między stanami singlctowymi i przecina poziom to może zachodzić w określonych warunkach emisja promieniowania nawet w Idlka sekund po przerwaniu absorpcji. To promieniowanie fosforesccncyjne ma większą długość fali niż promieniowanie absorbowane i przypuszczalne promie* niowanie fluorescencyjne (rys. 21.2).

Fosforesccncja, podobnie jak i fluoresęencja, jest uwarunkowana absoipęj* (rys. 21.4, proces A), f w tym procesie po zajściu absorpcji następuje szybka bez-promienista strata energii oscylacyjnej i cząsteczka przechodzi na podstawowy poziom oscylacyjny stanu S, (rys. 21.4, proces B). Ponieważ poziomy S, i T, przedmą się w pobliżu najniższego punktu poziomu S„ to możliwe jest bezpromieniste przejście na najniższe energetyczne położenie poziomu T_t z określonym prawdopodobieństwem, mimo że przejścia singlct-tryplet są wzbronione kw&ntomechiinicznze. Rozproszenie energii oscylacyjnej między cząsteczki, które występują w pobliżu rozpatrywanej cząstki, jest przyczyną tego, że bezpromieniste przejście smgleHrypkt przeprowadza cząsteczkę z podstawowego poziomu oscylacyjnego do stanu tr>pk-towego. Powrót cząsteczki z lego stanu do poziomu podstawowego jest przyczyną emisji promieniowania fosforescencyjnego. Ponieważ przejście T_l—S₀ jest wzbronione, to cząsteczka znajduje się w stanie T_x w ciągu względnie długiego czasu Ponieważ proces fosforescencji zachodzi ze stosunkowo małą wydajnością u cząsteczka w stanie T, może przez długi czas tracić bezpromieniście nadmiar energii przy przejściu do podstawowego stanu elektronowego S₀ (rys. 21.4, proces D). Wydajność fosforescencji wzrasta gdy obniża się temperaturę i zwiększa lepkość środowiska (rozpuszczalnika). Efektywny wzrost fosforescencji uzyskuje się stosując rozpuszczalniki „sztywne" (po zamrożeniu), np. rozpuszczalnik mieszany EPA

Rys. 21.4. Schemat powstawania fosforescencji A — proces absorpcji światła. B,C - bezpromieniste rozproszenie energii oscylacyjnej. / - promieniowanie fosforcsccncyjr.c. D — bezpromieniste przejście do siano podstawowego. £» — energia potencjalna, d„ - współrzędna odległości międzyatomowych

złożony z eteru, izopentanu i etanolu w stosunku objętościowym 5:5:2. Po zamrożeniu W temperaturze skroplonego azotu z roztworu próbki powstąje szklista substancja, którą można analizować.

21.4.2. Widmo fosforescencji

Z rysunku 21.4 wynika, że długość fali maksimum fosforescencji jest większa od maksimum fluorcscencji; dlatego też pasmo fosforescencji jest bardziej odległe od pasma absorpcji (rys. 21.2). Jego oscylacyjna struktura cdpowiada uszeregowaniu poziomów oscylacyjnych w podstawowym stanie elektronowym. Częstość przejścia bez zmiany stanu oscylacyjnego, c'-p" ■* 0, z podstawowego stanu oscylacyjnego T_x do podstawowego stanu oscylacyjnego 5₀ położona jest w krótkofalowym skraju pasma fosforescencyjnego i jest ona miarą różnicy energii między stanem trypfctowym i podstawowym singletowym (rys. 21.2 i 21.4).

Istotną jakościową charakterystyką widma fosforescencji jest średni czas życia cząateęgki W stanie tryplctowym - t. Jest to czas zaniku, w którym pierwotna wartość intensywności fosforescencji maleje do 1/t* początkowej wartości. W środowiskach ciekłych roa on wartość 10 “⁴-10" ⁴ s, a w środowiskach sztywnych jest on

323