Fluorescência

Fluorescência é a propriedade que algumas substâncias possuem de modificar o comprimento de onda da radiação luminosa que incide sobre elas, emitindo, dessa forma, radiação de coloração distinta da incidente. Esse fenômeno é particularmente interessante quando a luz incidente está na faixa do ultravioleta, invisível ao olho humano, e a luz emitida, no espectro do visível.

Os letreiros luminosos de enorme variedade de cores, formas e movimentos que passaram a enfeitar a vida noturna dos grandes centros urbanos funcionam com base na fluorescência, fenômeno físico que revolucionou a iluminação das cidades e possui numerosas aplicações de importância.

A explicação teórica da fluorescência pressupõe que o fóton, quantum de energia eletromagnética (luz), ao ser absorvido pela molécula de uma substância, excita seus elétrons, fazendo-os saltar para níveis energéticos superiores. A molécula assim ativada transforma o excesso de energia em movimento, chocando-se com as moléculas vizinhas.

Dessa forma, o efeito inicial da radiação incidente se propaga em todas as direções. Em certos casos, esse excesso de energia também é emitido sob forma de radiação, quase sempre com freqüência inferior, quando o elétron retorna a seu nível energético original, o que dá origem à fluorescência.

Numerosas substâncias apresentam fluorescência, entre elas a fluorita ou fluoreto de cálcio (de onde provém o nome do fenômeno), os vidros de urânio, o petróleo, as soluções de fluoresceína e eosina, além de diversos corantes, sulfato de quinino, clorofila, vapores de sódio e mercúrio, iodo e acetona.

O fenômeno da fluorescência constitui a base física do funcionamento das lâmpadas fluorescentes e de mecanismos tais como o do cintiloscópio, aparelho utilizado na medição de radiações ionizantes.

Fonte: biomania.com

Fluorescência

A fluorescência é a propriedade de algumas substâncias para refazer, na maioria dos casos, um comprimento de onda maior e, por conseguinte, de energia mais baixa, a radiação electromagnética recebido, em particular para absorver a radiação na ‘ ultravioleta e emitem no visível.

Um exemplo deste processo, vemos em todos os materiais que contêm pigmentos fluorescentes, tais como na tinta dos marcadores e tintas fluorescentes. As propriedades de um objecto fluorescente, muitas vezes tornam-se evidentes com a utilização de uma lâmpada de Wood , mas, dependendo do material pode exigir um comprimento de onda mais curto.

O mecanismo

Uma radiação incidente (no exemplo de uma lâmpada de Wood é luz ultravioleta) excita os átomos da substância fluorescente, promovendo um electrão para uma energia mais elevada (ver orbital ) ligado menos, mais energia e, portanto, mais “exterior”.

Dentro de algumas dezenas de nanosegundos, os elétrons excitados retorna ao nível anterior em dois ou mais estágios, ou seja, passando por um ou mais estados excitados de energia intermediária.

Todas, excepto uma decai são, geralmente, não radiativa, enquanto que o último emite luz com um comprimento de onda maior do que a radiação incidente (e não necessariamente no espectro visível): esta luz é chamado de “fluorescência”.

A fluorescência é competir com todos os outros processos de decomposição :

Extinção física
Relaxamento vibracional
Conversão interna
Fosforescência
Intersystem travessia
Emissão Auger

Fatores que afetam a fluorescência

Os fatores que determinam o mecanismo mais provável são diferentes: a fase da amostra, o modo com o qual é fornecida energia à molécula, da natureza do estado electrónico animado e PES , a pressão (se for uma molécula em fase gasosa ) e a presença de outras espécies químicas que podem promover ou inibir a têmpera ou a transferência de energia intramolecular. Por exemplo, a fluorescência ocorre facilmente para os átomos em fase gasosa a baixa pressão. Não havendo níveis de energia de rotação e vibração num sistema atómico, os mecanismos não-radiativos são altamente improváveis, especialmente a baixa pressão. Além disso, o relaxamento química (reacções de isomerização, dissociação e outros) não é possível. A fluorescência é também influenciada pela estrutura da molécula. Por exemplo, as moléculas rígidas que os sistemas actuais de ligações duplas conjugadas, prestam-se muito bem para a fluorescência: em moléculas particulares onde existem estruturas aromáticas, em que o fenómeno de ressonância para as ligações duplas estão espalhados por toda a estrutura, se animado originar para p ? * transições p e, assim, facilitar a fluorescência. Temperatura é outro factor que influencia a fluorescência, de facto, a temperatura depende do estado vibracional da molécula: assim pode promover a conversão interna.

Finalmente, é importante mencionar o coeficiente de absorção molar , a partir do qual depende o tempo médio de vida do estado animado. Quanto maior for o coeficiente, menor o tempo de vida médio, maior é a probabilidade de fluorescência.

A fluorescência torna-se evidente com a luz de Wood , obras de arte do artista Beo Beyond

Fluorescência e fosforescência

A fluorescência é um dos dois processos radiativos , juntamente com a fosforescência , que pode ocorrer com o relaxamento de uma molécula excitada. A distinção entre os dois processos foi originalmente feitas de acordo com o tempo de vida da radiação: a fluorescência da luminescência cessa quase imediatamente após a remoção da radiação de excitação, enquanto no fosforescência radiação continua a ser emitido, pelo menos, durante um curto período de tempo, mesmo após a eliminação da fonte emocionante.

Agora, no entanto, distinguem-se os dois processos com base na natureza dos estados electrônicos envolvidos nas transições responsáveis para a emissão de radiação. Nas radiação de fluorescência é gerado em virtude de transições entre estados com o mesmo multiplicidade de centrifugação, enquanto que na transição fosforescência envolvido envolve variação de a multiplicidade de spin: o caso mais frequente são transições singleto tripleto.

Fluorescência de fluorite

Referências

Peter Atkins, Julio de Paula, Físico-Química , 4 a ed., Bologna, Freeman, setembro de 2004. ISBN 88-08-09649-1
Walter J. Moore, Físico-Química , Padova, Piccin, 1990. ISBN 88-299-0820-7

Fonte:it.wikipedia.org

Fluorescência

Espectometria de fluorescência

Os átomos ou moléculas que são excitados a altos níveis de energia podem cair a níveis mais baixos, emitindo radiação (emissão ou luminescência). Para os átomos excitados por uma fonte de energia a alta temperatura esta emissão de luz é normalmente chamada de emissão atômica e óptica (espectroscopia de emissão atômica), e para os átomos excitados com luz, é chamada fluorescência (espectroscopia atômica de fluorescência).

A fluorescência atômica é a emissão óptica de átomos na fase de gás que foram excitados a níveis mais altos de energia por absorção de radiação eletromagnética. A espectroscopia de fluorescência atômica (AFS) é uma técnica de elementos múltiplos utilizada para a análise de traços de metais em água de mar, substâncias biológicas e amostras agrícolas. É mais sensível ao zinco, mercúrio e selênio.

Espectometria de fluorescência – Instrumental
A análise de soluções ou sólidos requer que os átomos da substância a ser analisada sejam dissolvidos, vaporizados e atomizados a uma temperatura relativamente baixa em um tubo quente, chama ou forno de grafita. Uma lâmpada de cátodo oco ou laser fornece a excitação ressonante para levar os átomos a níveis de energia mais altos. A fluorescência atômica é dispersa e detectada por tubos monocromadores e fotomultiplicadores, similares ao instrumental da espectroscopia de emissão atômica.

Existem dois tipos de instrumentos de fluorescência: dispersivos e não dispersivos. Um instrumento dispersivo compõe-se de uma fonte de luz, um atomizador, um analisador, um detector, um processador de sinal e um dispositivo de leitura. A fonte ideal para a fluorescência atômica é o laser, mas a fonte mais comum é a lâmpada de descarga sem eletrodo. Um instrumento não dispersivo é composto por uma fonte de luz, um atomizador e um detector. Não é necessário um analisador. Quando uma lâmpada de descarga sem eletrodo serve como fonte de excitação, a radiação emitida é a de um elemento Simples

Um atomizador por chama consiste em um nebulizador que converte a chama em um aerosol que alimenta o queimador. O melhor sistema para AFS é a combinação de acetileno/ óxido nitroso e hidrogênio/ oxigênio e argônio usando uma chama retangular. Para isolar o feixe estreito do comprimento de onda, utiliza-se um monocromador ou um sistema de filtro de interferência. Um fotomultiplicador converte a energia de radiação em sinais elétricos.

Tipos de espectroscopia

Absorção

Espectroscopia de absorção é uma técnica na qual o poder de um feixe de luz medido antes e depois da interação com uma amostra é comparada. Técnicas de absorção específica tendem a ser referido por comprimento de onda da radiação medida, tais como ultravioleta, infravermelho ou espectroscopia de absorção de microondas. Absorção ocorre quando a energia dos fótons corresponde à diferença de energia entre dois estados do material.

Fluorescência

Espectroscopia de fluorescência usa fótons de maior energia para excitar uma amostra, que depois emitem fótons de energia mais baixos. Esta técnica se tornou popular para suas aplicações bioquímicos e médicos, e pode ser usado para a microscopia confocal, a transferência de energia de ressonância de fluorescência e as imagens da vida de fluorescência.

Raio X

Quando raios-X de freqüência suficiente (energia) interagem com uma substância, os elétrons shell interior do átomo está animado para exterior orbitais vazios, ou podem ser completamente removido, o átomo ionizantes. O interior shell “buraco” será então preenchida por elétrons de orbitais exterior. A energia disponível nesse processo de excitação é emitida como radiação (fluorescência) ou irá remover outros menos vinculados elétrons do átomo (efeito Auger). As freqüências de absorção ou de emissão (energias) são características específicas do átomo. Além disso, para um átomo específico, pequena freqüência (energia) variações que são característicos da ligação química ocorrer. Com um aparelho apropriado, esses característicos de raios-X freqüências ou energias de elétrons Auger podem ser medidos. X-ray espectroscopia de absorção e emissão é usado em ciências química e material para determinar a composição elementar e ligação química.

Cristalografia de raios X é um processo de espalhamento; dispersão materiais cristalinos raios-X em ângulos bem definidos. Se o comprimento de onda do incidente de raios-X é conhecida, o que permite o cálculo das distâncias entre planos de átomos dentro do cristal. As intensidades dos raios X espalhados dar informações sobre as posições atômicas e permitir que o arranjo dos átomos no interior da estrutura de cristal para ser calculado. No entanto, a luz de raios-X não é então dispersos de acordo com seu comprimento de onda, que é fixado em um determinado valor, e difração de raios X não é, portanto, uma espectroscopia.

Chama

Amostras de solução líquida são aspirados em uma combinação queimador ou nebulizador / queimador, dissolvidos, atomizada e, por vezes animado para um estado superior de energia eletrônica. O uso de uma chama durante a análise requer combustível e oxidante, normalmente na forma de gases. Gases combustíveis comuns usados são o acetileno (ethyne) ou hidrogênio. Gases oxidantes comuns usados são oxigênio, ar, ou óxido nitroso. Estes métodos são muitas vezes capazes de analisar analitos elemento metálico na parte por milhão, bilhão, ou faixas de concentração, possivelmente menor. Detectores de luz são necessários para detectar a luz com as informações provenientes da análise da chama.

Ultravioleta

Todos os átomos absorvem na região ultravioleta (UV), porque esses fótons são energia suficiente para excitar elétrons externos. Se a freqüência é alta o suficiente, fotoionização ocorre. Espectroscopia UV também é usado na quantificação de proteínas e DNA de concentração, bem como a proporção de proteína para a concentração de DNA em uma solução. Vários aminoácidos encontrados normalmente em proteína, como triptofano, absorvem a luz na faixa de nm 280 e DNA absorve luz na faixa de 260 nm. Por esta razão, a proporção de 260/280 nm de absorbância é um bom indicador geral da pureza relativa de uma solução em termos destas duas macromoléculas. Estimativas razoáveis da concentração de proteína ou DNA também pode ser feita desse jeito, usando a lei de Beer.

Infravermelho

Espectroscopia no infravermelho oferece a possibilidade de medir diferentes tipos de inter vibrações ligação atômica em freqüências diferentes. Especialmente na química orgânica da análise de IR espectro de absorção mostra que tipo de laços estão presentes na amostra. Também é um importante método para análise de polímeros e componentes como cargas, pigmentos e plastificantes.

Infravermelho próximo (NIR)
A faixa do infravermelho próximo NIR, imediatamente além da faixa de comprimento de onda visível, é especialmente importante para aplicações práticas por causa da profundidade de penetração muito maior de radiação NIR na amostra do que no caso de gama média espectroscopia de infravermelho. Isto permite que as amostras também grande para ser medido em cada varredura por espectroscopia NIR, e é atualmente empregado para muitas aplicações práticas, tais como: análise de grãos rápida, diagnóstico médico de biotecnologia farmacêutica / medicamentos, análise genômica, análise proteômica, a pesquisa interactomics, o monitoramento em linha têxtil , análise de alimentos e química de imagens / imagens hiperespectrais de organismos intactos, plásticos, têxteis, detecção de insetos, laboratório forense aplicação detecção de crimes, e várias aplicações militares.

Raman

A espectroscopia Raman utiliza o espalhamento inelástico de luz para analisar os modos de vibração e rotação das moléculas. O resultado “impressões digitais” são uma ajuda para análise.

Coerente anti-Stokes espectroscopia Raman (CARS)

CARROS é uma técnica recente que tem alta sensibilidade e poderosas aplicações para”in vivo”espectroscopia e de imagem.

Ressonância magnética nuclear

Espectroscopia de ressonância magnética nuclear analisa as propriedades magnéticas dos núcleos atômicos determinados para determinar diferentes ambientes eletrônicos locais de hidrogênio, carbono ou outros átomos em um composto orgânico ou outro composto. Isto é usado para ajudar a determinar a estrutura do composto.

Fotoemissão

Mössbauer
Transmissão ou de conversão de elétrons (CEMS) modos de espectroscopia Mössbauer investigar as propriedades dos núcleos de isótopos específicos em diferentes ambientes atômica, analisando a absorção ressonante de energia característica raios gama conhecido como efeito Mössbauer.

Outros Tipos

Há muitos tipos diferentes de técnicas de análise de materiais sob o rótulo de “espectroscopia”, utilizando uma grande variedade de abordagens diferentes para as propriedades do material de sondagem, tais como absorção, reflexão, emissão de espalhamento, condutividade térmica e índice de refração.

• Espectroscopia acústica
• Auger espectroscopia é um método utilizado para estudar superfícies dos materiais em escala micro. Ele é frequentemente usado em conexão com microscopia eletrônica.
• Anel cavidade inferior espectroscopia
• Circular Dicroísmo espectroscopia
• Deep-nível espectroscopia transiente mede a concentração e analisa os parâmetros de defeitos eletricamente ativos em materiais semicondutores
• Espectroscopia dielétrica
• Interferometria de polarização dupla mede a componentes real e imaginária do índice de refração complexo
• Força espectroscopia
• Transformada de Fourier espectroscopia é um método eficiente para processamento de dados espectros obtidos com interferômetros. Quase todas as técnicas de espectroscopia no infravermelho (como FTIR) e ressonância magnética nuclear (RMN) são baseados em Fourier transforma.
• Infravermelho transformada de Fourier (FTIR)
• Hadron espectroscopia de estudos do espectro de energia / massa dos hádrons de acordo com a paridade de spin, e as propriedades de outra partícula. Baryon espectroscopia e meson espectroscopia são os dois tipos de hádrons espectroscopia.
• Espectroscopia de elétrons inelásticos tunelamento (IETS) usa a mudanças na corrente devido à interação elétron-vibração inelástica em energias específicas que também pode medir transições opticamente proibidas.
• Espalhamento de nêutrons inelástica é semelhante a espectroscopia Raman, mas utiliza nêutrons ao invés de fótons.
• Laser espectroscopia usa lasers sintonizáveis e outros tipos de fontes de emissão coerente, tais como osciladores paramétricos ópticos, para excitação seletiva de espécies atômicas ou moleculares.
• Ultra espectroscopia a laser rápida
• Espectroscopia mecânica envolve interações com vibrações macroscópicas, como fônons. Um exemplo é a espectroscopia acústica, envolvendo as ondas sonoras.
• Neutron spin echo espectroscopia de medidas dinâmica interna em proteínas e outros sistemas de matéria mole
• Ressonância magnética nuclear (RMN)
• Espectroscopia fotoacústica medidas as ondas sonoras produzidas na absorção de radiação.
• Espectroscopia fototérmica de calor medidas evoluiu após a absorção de radiação.
• Espectroscopia Raman atividade óptica exploits espalhamento Raman e atividade óptica efeitos para revelar informações detalhadas sobre os centros quirais em moléculas.
• Terahertz espectroscopia utiliza comprimentos de onda acima de espectroscopia no infravermelho e abaixo de microondas ou ondas milimétricas medições.
• Time-resolved spectroscopy é a espectroscopia de matéria em situações onde as propriedades estão mudando com o tempo.
• Espectroscopia no infravermelho termal mede a radiação térmica emitida por materiais e superfícies e é usado para determinar o tipo de laços presentes em uma amostra, bem como seu ambiente de rede. As técnicas são amplamente utilizados pelos químicos orgânicos, mineralogistas, e os cientistas planetários.

Fonte: xa.yimg.com