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Beatriz Matarranz Garca-Patos
DESACTIVACIN DE LA
FLUORESCENCIA DEL ANTRACENO EN
DISOLUCIN POR ADICIN DE CCl4
Introduccin
La intensidad de fluorescencia de una sustancia depende del tiempo de vida natural de
su primer estado singlete excitado y de la velocidad con la que ese estado excitado se
desactiva mediante procesos no radiativos. Muchos procesos de desactivacin son
debidos a colisiones entre la molcula excitada y las molculas del disolvente. Algunas
molculas son particulamente eficientes en la desactivacin (quenching) de los estados
excitados.
La fluorescencia en hidrocarburos aromticos est favorecida por derivados
halogenados que actan como quencher como, por ejemplo, CCl4.
El fenmeno de quenching puede ser de dos tipos: colisional o dinmico, cuando la
desactivacin es resultado de los choques entre molculas (molcula fluorescente y
quencher), o esttico, cuando es el resultado de formacin de complejos.
En esta prctica se estudir la fluorescencia del antraceno en disolucin de etanol, as
como su desactivacin por la adicin de tetracloruro de carbono. Adems, se discutir el
mecanismo por el que tiene lugar este fenmeno.
Resultados experimentales y discusin de resultados
Para la realizacin del experimento se dispone de una disolucin de antraceno en etanol
de concentracin c0= 5.7x10-4
M y CCl4 comercial (= 1.592 gmL-1
, riqueza 99%) a
partir de la cual se prepararn 6 disoluciones. En ellas, la concentracin de antraceno
permanece constante, por lo que en todas se aadirn 2 mL de antraceno de
concentracin c= 2.28x10-5
M; la concentracin de CCl4 variar en cada disolucin
segn la siguiente tabla:
Disolucin 1 2 3 4 5 6
VCCl4 / L 0 200 400 600 800 1000
CCCl4 / M 0 0,04098505 0,08197009 0,12295514 0,16394019 0,20492524
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Para obtener la constante de velocidad del proceso de quenching, KQ, es necesario
determinar las constantes de velocidad (kf+knr) mediante la representacin de logaritmo
neperiano de la intensidad frente al tiempo, siguiendo la ecuacin
[ ] [ ] ( )
Por lo tanto,
[ ]
( ) ( )
Se han obtenido espectros de fluorescencia del antraceno para las seis disoluciones de
antraceno en etanol y concentracin creciente de CCl4. Se puede observar como la
intensidad de fluorescencia va disminuyendo a medida que aumenta la concentracin de
quencher:
3
En la imagen se pueden apreciar los mximos de intensidad, que se encuentran a 380
nm, 401 nm y 424 nm.
Tambin se ha medido el espectro UV del antraceno entre 280 y 400 nm:
Para cada uno de los mximos de intesidad de los espectros de fluorescencia se
representar If/IfQ frente a la concentracin de CCl4, cuyos datos se ajustan a la recta
[ ]
Por lo que se obtendrn tres valores de ksv con los que se calcular un valor promedio.
( )
=380 nm If =
136,253
CCCl4 / M If/If
Q
0 1
0,04099 1,80144483
0,08197 2,72594866
0,12296 2,97245117
0,16394 4,27888616
0,20493 4,2494737
4
( )
( )
El valor medio de ksv es:
( )
=401nm If =
149,84
CCCl4 / M If/If
Q
0 1
0,04099 1,84620465
0,08197 2,58518659
0,12296 3,23602649
0,16394 3,9664136
0,20493 4,3508939
=424nm If =
63,3982
CCCl4 / M If/If
Q
0 1
0,04099 1,92822188
0,08197 2,71253578
0,12296 3,18192175
0,16394 4,13289526
0,20493 4,05439697
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De la representacin de If / IfQ frente a la concentracin de CCl4 se puede obtener k
Q
segn la ecuacin:
[ ]
Por lo que
Finalmente, se calcular el valor de la constante de velocidad de difusin, kDIF:
Teniendo en cuenta que a 25 C (298 K), la viscosidad del etanol es de 1.06 10-3
Pa s,
es decir, 0.0106 Posises:
Esta constante es del mismo orden que kQ, lo cual significa que la reaccin est
controlada por difusin (proceso dinmico).
Esquemticamente, el quenching dinmico puede representarse como una transferencia
de energa entre una especie exitada, M*, y una especie excitada, Q:
En disolucin, el proceso de difusin limita la velocidad a la cual la especie excitada y
el quencher se encuentran aunque se prolonga el encuentro, de forma que pueden ocurrir
cientos de colisiones antes de que las especies se separen. La velocidad de desactivacin
est determinada por la velocidad a la que las molculas excitadas y el quencher se
encuentran por difusin.
Bibliografa
1 A. Requena, J. Ziga Romn, Espectroscopa, Pearson/Prentice Hall, Madrid
2004
2 P. W. Atkins and R. S. Friedman, Molecular Quantum Mechanics, Fifth Edition,
Oxford University Press, Oxford 2010
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