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Spettrometria di luminescenza molecolare. Transizione proibita. 10 -5 – 10 -10 s. 10 -14 – 10 s. 10 -14 – 10 -15 s. Processi di disattivazione. Processi non radianti. L’emissione di un fotone di radiazione. Favorito il meccanismo con la vita medio dello stato ecittato minima.
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10-5 – 10-10 s 10-14 – 10 s 10-14 – 10-15 s
Processi di disattivazione Processi non radianti L’emissione di un fotone di radiazione Favorito il meccanismo con la vita medio dello stato ecittato minima.
Conversione esterna La disattivazione di uno stato elettronico eccitato può coinvolgere l’interazione e il trasferimento di energia tra la molecola eccitata e il solvente o altri soluti.
Conversione intersistema Molto frequenti nelle molecole che contengono degli atomi pesanti Anche la presenza in soluzione delle specie paramagnetiche, favorisce la conversione e diminuisce la fluorescenza
Fosforescenza Non è favorita rispetto altre conversioni. Si osserva di solito solo a bassa temperatura in mezzi molto viscosi o utilizzando tecniche particolari per preservare lo stato di tripletto.
Variabili che influenzano la fluorescenza e la fosforescenza • Resa quantica • Tipi di transizioni nella fluorescenza • Efficienza quantica e tipi di transizione • Fluorescenza e struttura • Effetti della rigidità strutturale • Effetti della temperatura e del solvente • Effetto del pH sulla fluorescenza • Effetto della concentrazione sull’intensità della fluorescenza
Resa quantica È rapporto = Molto fluorescenti hanno la resa quantica ~ 1
Tipi di transizione nella fluorescenza • Si osserva raramente la fluorescenza dovuta a transizione σ* σ (energie troppo elevate che possono rompere i legami) • Questo tipo di emissione è limitato ai processi di bassa energia π* π E π* n
Efficienza quantica e tipi di transizione La fluorescenza è più frequentemente associata co le transizioni π* π, perché queste hanno una vita media più breve e perché i processi di disattivazione che competono con la fluorescenza avvengono con minore facilità.
Fluorescenza e struttura • La fluorescenza più intensa e più utile è presentata da composti contenenti dei gruppi funzionali aromatici con dei livelli di bassa energia per le tansizioniπ π*. • Fluorescenza minore posso avere anche i composti contenenti gruppi carbonilici alifatici e aliciclici o strutture a doppi legami ad elevata coniugazione • La maggior parte degli idrocarburi aromatici non sostituiti dà fluorescenza in soluzione e l’efficienza quantica solitamente aumenta col numero degli anelli ed il loro grado di condensazione.
No Si
Effetti della rigidità strutturale • Fluoresenza è particolarmente favorita nelle molecole che possiedono una struttura rigida.
Effetti della temperatura e del solvente • Nella maggior parte delle molecole l’efficienza quantica della fluorescenza diminuisce aumentando la temperatura, perché l’aumento della frequenza della collissioni a temperature elevate rende maggiore la probabilità di disattivazione per conversione esterna. • La fluorescenza di una molecola viene diminuita dai solventi o da altri soluti contenenti degli atomi pesanti
Effetto del pH sulla fluorescenza La fluorescenza di un composto aromatico con dei sostituenti acidi o basici sull’anello dipende solitamente dal pH. Sia la lunghezza d’onda che l’intensità dell’emissione saranno probabilmente diverse per le forme ionizzata e non ionizzata del composto. I cambiamenti sono dovuti al numero diverso delle specie risonanti associate con le forme acide o basiche delle molecole:
Effetto della concentrazione sull’intensità della fluorescenza Spegnimento (quenching) si riferisce al trasferimento di energia non radiativo da una specie eccitata ad altre molecole. • Quenching dinamico (collisionale): richiede che la specie eccitata e l’agente di quenching vengano in contatto. • Quenching statico: l’agente di spegnimento e il fluoroforo nello stato fondamentale formano un complesso (complesso scuro).
Strumenti per misurare la fluorescenza e la fosforescenza Fluorimetro: selettori di lunghezze d’onda sono dei filtri Spetrofluorimetro: selettori di lunghezze d’onda sono dei monochromatori
Lunghezza d’onda di eccitazione è mantenuta costante durante la scansione della fluorescenza. Questi due spettri sono quasi speculari, perché le differenze di energia tra i livelli vibrazionali degli stati elettronici eccitatie fondamentale sono circa uguali.
