Espectroscopia de Fluorescencia e Infrarrojo: Principios, Instrumentación y Aplicaciones Analíticas

Espectroscopia de Fluorescencia

La fluorescencia es uno de los fenómenos luminiscentes que tiene lugar con ciertos átomos y moléculas capaces de absorber radiación de una longitud de onda mayor. Cuando el analito absorbe radiación, experimenta una transición a un estado electrónico de mayor energía o estado excitado. Desde ese estado, la transición al estado fundamental implica la emisión de fotones.

Otros procesos relacionados incluyen la fosforescencia. El resto de procesos no radiactivos incluyen: conversión interna/externa, etc.

La fluorescencia permite realizar determinaciones analíticas con cierto grado de selectividad y límites de detección más bajos que los de absorción. Sus límites de detección, dependiendo de la sustancia y de la potencia de la fuente empleada, van de ppm, ppb a ppt.

Factores que Influyen en la Emisión Fluorescente

La potencia de la emisión fluorescente es directamente proporcional a la concentración del analito y depende de su tipo y de factores instrumentales:

• Naturaleza de la sustancia: Determina si tiene mayor o menor capacidad para absorber radiación de una determinada longitud de onda y emitirla como radiación fluorescente.
• Factores instrumentales: A mayor potencia de luz incidente, mayor será la potencia de fluorescencia.

Instrumentación de Fluorescencia

Los dispositivos, como el espectrofluorímetro, se componen de:

• Fuente de alta intensidad: Generalmente una lámpara de xenón de descarga pulsada.
• Dos monocromadores: Uno para la longitud de onda de excitación y otro para la emisión.
• Compartimento para celda: Ubicado a 90° del haz incidente. Suele ser una cubeta de cuarzo que, a diferencia de las de absorción, cuenta con cuatro caras ópticamente transparentes.

Espectroscopia Infrarroja (IR)

Preparación de Muestras para IR

Muestras Líquidas

Se preparan por dilución en un disolvente apropiado, lo más transparente posible a la radiación infrarroja, o por medición directa sin dilución en una celda muy delgada. Es importante que las muestras sean anhidras.

Muestras Sólidas

Dilución de la Muestra

Se prepara una solución al 2-5% en un disolvente que no absorba en las zonas de interés y se introduce con una microjeringa en una celda o cubeta especial cuyas ventanas son cristales pulidos de una sal. La celda de referencia se llena con disolventes puros como CCl4, CS2 o CHCl3.

Pastillas de Polvo de KBr

La muestra se prensa en un molde con bromuro de potasio (KBr) para formar una pastilla.

Suspensión de Sólido (Mull)

Se muele la muestra con un agente aglomerante, como el Nujol, para formar una suspensión en un mortero de mármol. Una fina película se aplica sobre una placa de sal y se realiza la medición.

Muestras Gaseosas

Se miden directamente en celdas especiales o se presurizan a presiones atmosféricas. Se puede usar nitrógeno seco como diluyente. La celda de muestra suele tener una longitud de 5-10 cm, ya que los gases presentan absorbancias relativamente débiles.

Espectros del Infrarrojo

• Las sustancias orgánicas presentan longitudes de onda características.
• El espectro es característico de cada sustancia.
• El espectro de absorción es aditivo, resultado de la superposición de espectros individuales.
• La intensidad de una banda de absorción está relacionada con la concentración de la sustancia.

Aplicaciones de la Espectroscopia Infrarroja

Es una técnica analítica cuantitativa y cualitativa que se aplica a sustancias orgánicas. Es muy útil como fuente de datos estructurales. Su uso más común es cualitativo, para determinar la presencia o ausencia de grupos funcionales específicos, comprobar productos, evaluar la pureza de materias primas e identificar sustancias.