La Fluorescencia - Resumen Corto

 

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La Fluorescencia

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La fluorescencia es una emisión de luz causada por la excitación de electrones de una molécula (o átomo), generalmente por la absorción de un fotón seguida inmediatamente por una emisión espontánea . La fluorescencia y la fosforescencia son dos formas diferentes de luminiscencia que se diferencian en particular por la duración de la emisión después de la excitación: la fluorescencia cesa muy rápidamente mientras que la fosforescencia dura más. La fluorescencia se puede utilizar, entre otras cosas, para caracterizar un material 

Según el monje Sung Tsan-Ning (919-1001), el emperador de China Zhao Kuangyi (976-997) tenía una pintura que representaba a la luz del día a un búfalo pastando en la hierba frente a su establo. La escena cambió por la noche: el búfalo estaba en su establo. Explica el fenómeno mediante el uso de una pintura mezclada con una sustancia especial hecha de concha de perla para la escena nocturna y una pintura mezclada con polvo de una roca en particular expulsada al mar por un volcán. Por tanto, es posible que los chinos descubrieran mucho antes de Cantón (1768) el fósforo elaborado a partir de conchas de ostras, pero esto no es del todo seguro porque en algunos de sus escritos el monje Sung Tsan-Ning es particularmente fabuloso. En cualquier caso, este relato es la mención más antigua conocida de1 .

Este proceso fue descubierto por casualidad No. 1 por el zapatero y alquimista boloñés Vincenzo Cascariolo (1571-1624) en 1603 .

El término deriva del mineral fluorita que tiene la particularidad de presentar muy frecuentemente fluorescencia, pero también triboluminiscencia , o incluso termoluminiscencia , sin ser fosforescente.

Fue Stokes quien inventó la palabra fluorescencia en 1852  . Publicó en Philosophical Transactions of the Royal Society sus observaciones sobre un fenómeno que propuso llamar fluorescencia  (en lugar de reflexión dispersiva ), en un artículo titulado Sobre el cambio de refrangibilidad de la luz . El término se introduce en 1853

Minerales que pueden emitir fluorescencia 

Adamita , albita , alófana , alunita , amblygonite , analcima , andalucita , anglesita , anhidrita , ankerita , antofilita , aragonita , autunite , benitoita , berlinita , calcita , celestine , cerusite , chamosite , charlesite , charoitite , colemanita , corindón ,cristobalita , criolita , danburite , datolite , diaspore , diópsido , cianita , dolomita , epidote , eritritol , fluorita , fluorapatita , yeso , halita , haüyne , hemimorphite , heulandita , jadeita , laumontite , lussatite , manganaxinite , magnesio-axinite , magnesita ,melanoflogita , mellitus , Microclina natrolite , okenita , oligoclasa , ópalo , pectolita , periclasa , flogopita , phosgenite , prehnite , cuarzo , rhodonite , scheelita , scolecite , smithsonite , sodalita , esfalerita , espinela , espodumeno , estroncianita , thenardite , topacio, torbernita , tremolita , tridimita , uvarovita , variscita , wollastonita , wulfenita , zoisita .

Se observan muchos casos de fluorescencia en la naturaleza, generalmente son visibles bajo luz ultravioleta . Tales casos se conocen, entre otros, en hongos, frutas como plátanos , plantas que contienen quinina como Cinchona officinalis , artrópodos como escorpiones , mamíferos como Didelphidae. Recientemente, gracias a investigadores sudamericanos, se observó un fenómeno de fluorescencia en un anfibio. Una pequeña rana arborícola de color verde pálido con unos pequeños puntos en la espalda, que se ilumina en verde neón bajo la luz ultravioleta 

Generalidades

La luz reemitida por la molécula excitada durante la fluorescencia puede ser de la misma longitud de onda (fluorescencia de resonancia) o de mayor longitud de onda, o en ocasiones incluso más corta (absorción de dos fotones). En los medios líquidos en particular, el hecho de que la longitud de onda de emisión después de la excitación sea mayor se debe al hecho de que la molécula vuelve al estado fundamental desde el nivel de vibración más bajo del estado excitado (regla de Kasha). Esta diferencia se llama desplazamiento de Stokes .

Este cambio en el espectro de emisión a longitudes de onda más altas, descrito por el cambio de Stokes, facilita enormemente la separación y detección de la luz fluorescente, una señal específica entregada por el fluoróforo.

Existe una gran selección de fluorocromos, cada uno de los cuales se puede caracterizar por sus espectros de excitación y emisión.

El principio de fluorescencia se utiliza, entre otros, en los microscopios confocales de barrido láser , los microscopios de fluorescencia y los espectrofluorómetros .

El fenómeno de la fluorescencia no se limita a la emisión en el espectro visible, sino que afecta a toda la gama del espectro electromagnético, en particular a la emisión de rayos X ( fluorescencia X ).

Las diferentes características de los fluoróforos son:

longitudes de onda: 

las que corresponden a los picos de los espectros de excitación y emisión;

coeficiente de extinción (o absorción molar): relaciona la cantidad de luz absorbida, para una determinada longitud de onda, con la concentración del fluoróforo en solución (M -1 cm -1 );

 eficiencia cuántica : eficiencia relativa de la fluorescencia en comparación con otras vías de desexcitación (igual al número de fotones emitidos / número de fotones absorbidos);

vida en el estado excitado  : 

esta es la duración característica durante la cual la molécula permanece en el estado excitado antes de volver a su estado basal (picosegundo). Esta duración es comparable a la vida media del estado excitado;

fotoblanqueo ( fotoblanqueo ):

 cuando la molécula se encuentra en estado excitado, existe una cierta probabilidad de que participe en reacciones químicas (reacciones fotoquímicas conocidas), en particular con oxígeno en forma de radicales libres. El fluorocromo pierde entonces sus propiedades de fluorescencia. En otras palabras, cuando excitamos una solución de moléculas fluorescentes, una cierta proporción de ellas se destruye en cada instante y, en consecuencia, la intensidad de la fluorescencia disminuye con el tiempo. Este fenómeno puede ser problemático, especialmente en microscopía de fluorescencia , pero también puede usarse para medir la movilidad molecular mediante el método de redistribución de fluorescencia después del fotoblanqueo. (FRAP) o FLIP (pérdida de fluorescencia durante el fotoblanqueo local).

Debido a que la fluorescencia generalmente da como resultado la emisión de luz visible de una fuente de energía invisible ( ultravioleta ), los objetos fluorescentes parecen más brillantes que los objetos del mismo tono, pero no fluorescentes. Esta propiedad es aprovechada por la ropa de alta visibilidad y por las pinturas anticolisión anaranjadas que, por ejemplo, se pintan en ciertas partes de los aviones , pero también con fines estéticos simples (ropa, etc.).

La fluorescencia también se utiliza en el caso de la luz negra , una fuente de luz compuesta principalmente por rayos ultravioleta cercanos, que resalta blancos y objetos fluorescentes cuando se emite en penumbra, para crear una atmósfera especial.

La fluorescencia también se usa con rayos X  :

permite convertir los rayos en luz visible para el ojo o en un sensor CCD , para la formación de imágenes , o también para un fotomultiplicador ( centelleador utilizado en difractometría de rayos X o en espectrometría de fluorescencia de rayos X );  que hace que sea posible caracterizar el material, por espectrometría de fluorescencia de rayos X .

La fluorescencia también se utiliza en otras técnicas de imágenes médicas, como la tomografía óptica difusa.

Los resaltadores depositan sobre el papel y una tinta fluorescente visible resistente a la luz sin oscurecer el texto en sí.

La técnica de detección de mercurio o plomo mediante fluorionóforos selectivos también es una aplicación de la fluorescencia.

Tubo fluorescente 

El tubo fluorescente (nombre oficial: tubo fluorescente ) es otra aplicación conocida. Estos tubos se utilizan principalmente para iluminación industrial y, a veces, doméstica (llamados "neones" por error: porque el gas de neón emite luz roja). Contienen gases, la mayoría de las veces vapores de mercurio a baja presión o argón, que emiten luz ultravioleta invisible cuando se ionizan. La pared interior se cubre con una mezcla de polvos fluorescentes, que transforma esta luz en el rango visible, acercándose al blanco. Estos tubos ofrecen una eficiencia eléctrica mucho mejor que unlámpara incandescente , es decir que emiten más lúmenes por vatio consumido y por tanto calientan mucho menos. Hoy en día, la forma puede cambiar y la electrónica que los controla permite un rendimiento aún mejor. So- llamadas lámparas de ahorro de energía se pueden encontrar reemplazando ventajosamente lámparas incandescentes (sin embargo su reciclaje al final de su vida es complejo y caro).

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Bibliografia:

Enciclopedia Moderna, Enciclopedia Britanica® 2011

Nueva Enciclopedia Tematica Grolier 2012

Enciclopedia Microsoft® Encarta® 2009.
https://www.ecured.cu 

www.wikipedia.org

 Enciclopedia de Conocimientos Fundamentales - UNAM - Siglo XXI

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