Spektrofluorymetria

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Spektrofluorymetria (spektroskopia fluorescencyjna, fluorymetria) – rodzaj spektroskopii promieniowania elektromagnetycznego, w której analizuje się fluorescencję próbki wywołaną światłem ultrafioletowym lub promieniowaniem rentgenowskim.

Podstawy metody[edytuj | edytuj kod]

Diagram Jabłońskiego (fr.). Strzałki zielone: absorpcja; niebieskie: fluorescencja; czerwone: fosforescencja; pomarańczowe: przejście bezpromieniste

Jest to metoda wykorzystująca zjawiska luminescencji:

  • fluorescencji – polegającej na przejściu ze wzbudzonego stanu S1, na stan podstawowy S0
  • fosforescencji – polegającej na przejściu ze stanu trypletowego T1, na stan singletowy S0.

Oba te przejścia są przejściami promienistymi, zatem zachodzą z emisją fotonu. Emitowane fotony mają mniejszą energię niż fotony promieniowania wzbudzającego, więc widmo fluorescencji jest przesunięte w kierunku fal dłuższych w stosunku do widma absorpcji. Widmo fosforescencji jest przesunięte w kierunku fal dłuższych, zarówno względem widma absorpcji, jak i widma fluorescencji.

Bezwzględną wydajnością kwantową0) nazywa się stosunek liczby kwantów promieniowania wyemitowanego do liczby kwantów zaabsorbowanych promieniowania wzbudzającego:

\phi_{0} = {n_{E} \over n_{A}}

nE – liczba kwantów promieniowania wyemitowanego
nA – liczba kwantów zaabsorbowanych promieniowania wzbudzającego

Energetyczną wydajność fluorescencji (Φw) określa stosunek energii wyemitowanej do zaabsorbowanej:

\phi_{w} = {W_{E} \over W_{A}}

Często towarzyszącym zjawiskiem jest wygaszanie luminescencji, a zwłaszcza jego szczególny przypadek – wygaszanie stężeniowe. W rozcieńczonych roztworach intensywność fluorescencji jest proporcjonalna do stężenia luminoforu. Jednak gdy stężenie substancji fluoryzującej przekroczy pewną granicę, intensywność fluorescencji zaczyna maleć. Wynika to najprawdopodobniej z asocjacji cząsteczkowej – cząsteczki zasocjowane w dużym stopniu, pochłaniają energię, lecz nie są zdolne jej wyemitować.

Analiza fluorescencyjna rentgenowska[edytuj | edytuj kod]

Przy wykorzystaniu promieniowania rentgenowskiego przyrządem pomiarowym jest spektrometr gamma z odpowiednio dobranymi filtrami krawędziowymi. Określa się nimi energię prążka Kα wzbudzonego promieniowania charakterystycznego. Analiza intensywności prążka umożliwia też oznaczanie ilościowe.

Aparatura[edytuj | edytuj kod]

Urządzenia służąca do pomiarów spektrofluorymetrii noszą nazwę spektrofluorymetrów (fluorymetrów). Składają się one z:

  1. Źródła promieniowania wzbudzającego:
  2. Monochromator – służy do wyboru wiązki światła o danej długości fali z widma niemonochromatycznego:
    • pierwszy monochromator służy do wybrania określonej długości fali padającego na próbkę
    • drugi monochromator służy do wybrania długości fali promieniowania emitowanego przez próbkę
    Drugi monochromator jest umieszczony za próbką, pod kątem 90° w stosunku do światła padającego na próbkę
  3. Próbka – najczęściej w postaci roztworu w kuwecie kwarcowej
  4. Detektor – najczęściej stosowanym detektorem jest fotopowielacz lub detektor wielokanałowy
  5. Komputer – służy do rejestracji i zapisu widm, a także do sterowania procesem pomiarowym

Zastosowanie[edytuj | edytuj kod]

Metodę tę można wykorzystywać do analizy ilościowej i jakościowej. Do opisu ilościowego stosuje się zazwyczaj metodę krzywej wzorcowej, wykorzystując zależność intensywności fluorescencji do stężenia próbki.

Można ją stosować do analizy związków organicznych, m.in. związków biologicznie czynnych (np. witaminy, hormony i alkaloidy), środków farmaceutycznych (np. antybiotyki i barbiturany), środków spożywczych i toksycznych. Możliwa jest też analiza związków nieorganicznych, głównie kationów (zwłaszcza metali przejściowych), które tworzą związki kompleksowe z ligandami organicznymi zawierającymi chromofory umożliwiającymi fluorescencję. Związki nieorganiczne można oznaczać przy bardzo niskich stężeniach, do 0,5 ng/cm³.

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

  • W. Szczepaniak: Metody instrumentalne w analizie chemicznej. Warszawa: PWN, 2008, s. 100–105. ISBN 978-8301142100.
  • Ryszard Szepke: 1000 słów o atomie i technice jądrowej. Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1982. ISBN 8311067236. (pol.)