CCF20110129025

6.3. Spektrofluorymetria

6.3.1. Wprowadzenie

Luminescencję definiuje się w sposób ogólny jako emisję światła przez ciała zimni w przeciwieństwie do żarzenia, które jest emisją światła przez ciała gorące. W uji, ciu molekularnym można natomiast powiedzieć, że cząsteczki w stanie wzbudzonym mogą emitować promieniowanie, przechodząc do stanu podstawowego, a zjawisko m nazywamy luminescencją.

Wyróżniamy różne rodzaje luminescencji, przyjmując nazwy od czynników, które ji wywołują. I tak może być:

•    fotoluminescencja — substancja jest wzbudzona promieniowaniem elektronm gnetycznym

•    chemiluminiscencja — wzbudzenie cząsteczki jest wynikiem reakcji chemii / nych;

•    bioluminescencja — wzbudzenie cząsteczki jest wynikiem procesów biochemii; nych;

•    elektroluminescencja — wzbudzenie cząsteczki następuje w polu elektrycznym W analizie chemicznej jest wykorzystywane głównie zjawisko fotoluminescencji. W

zależności od mechanizmów przejść elektronowych w zjawisku tym wyróżniamy fluort scencję i fosforescencję. Proces fotoluminescencji można przedstawić schematycznir

Stan    absorpcja stan

podstawowy ⁺ v _wzbudzenie wzbudzony

emisja stan    fosforescencja ., ..

* podstawowy ^cleP⁰ fluorescencja ^ '    ¹

_{x + hv}    X*

emisja

> X T ciepło hv'

(6.45)

Energia fluorescencji i fosforescencji hv' jest o wiele mniejsza niż energia promieniu wania wzbudzającego hv, co jest wynikiem degradacji energii cząsteczki na drotl/i przejść bezpromienistych, termicznych. Schemat przejść energetycznych w cząsteczo przedstawiono na rys. 6.30. Schemat jest uproszczony i ograniczony do przejść międ/y singletowym poziomem podstawowym S₀ i pierwszym singletowym poziomem wzbu dzonym Si oraz odpowiadającym mu pierwszym trypletowym poziomem wzbudzonym 7j. Wzbudzenie jest wynikiem absorpcji promieniowania hv, a odpowiednie przejścir wyraża schemat:

S₀ + hv -»• Si    (6.4ft)

Dezaktywacja cząsteczki z poziomu S_t w temperaturze pokojowej może mieć różny przebieg, ale dominują następujące procesy:

1)    Dezaktywacja oscylacyjna, bezpromienista.

2)    Fluorescencja.

Te dwa procesy (II i III na rys. 6.30) można wyrazić schematem:

(6.47)

Si —>■ S₀ + ciepło + hv'

m₍ li 10. Schemat przejść energetycznych związanych z absorpcją promieniowania, fluorescencją i fosfo-n *i ‘ hi M|

1

Iłezpromieniste przejście międzysystemowe (wewnętrzna konwersja do stanu try-pltMowego) (przejście IV na rys. 6.30)

5, -> 7,    (6.48)

I) Dezaktywacja oscylacyjna, bezpromienista wewnątrz stanu trypletowego (przejście \ im rys. 6.30).

.*>) Fosforescencja (przejście VI na rys. 6.30)

7, -> 5₀    (6.49)

Fotony emitowane mają niższą energię aniżeli fotony promieniowania wzbudzają-'i'go. Inaczej mówiąc, widmo emisyjne jest przesunięte w kierunku fal dłuższych.

W niektórych cząsteczkach możliwe jest przejście bezpromieniste z poziomu 5, do /, Przejście promieniste 7| -» So nazywamy fosforescencją. Widmo fosforescencji |i'n! przesunięte w kierunku fal dłuższych, zarówno w stosunku do widma absorpcji, |itk i do widma fluorescencji. Sytuację taką obrazuje widmo absorpcji, fluorescencji I Insforescencji tryptofanu przedstawione na rys. 6.31.