Sesión 1

• Fluorescencia


  Fenómeno en el que un determinado número de moléculas que absorben la radiación UV pueden pasar de su estado excitado al estado fundamental mediante emisión de luz con una radiación de menor energía que la radiación absorbida

  
• Fotoluminiscencia


  Fenómeno que puede dividirse en fluorescencia y fosforescencia

  
• Existen videos sobre fluorescencia y fosforescencia en YouTube
• Factores que afectan a la fluorescencia


  • Estructura química
  • Rigidez estructural
• Hidrocarburos aromáticos no sustituidos


  • Aumenta la fluorescencia cuanto mayor sea el número de anillos y la condensación de éstos

  
• Una menor rigidez estructural favorece las conversiones internas
• Eficacia cuántica (rendimiento cuántico)


  Relación entre el número de moléculas que producen fluorescencia y el número de moléculas excitadas

  
• Respuesta de la fluorescencia con la concentración


  1. F = k' (I0 - I)

  2. F = k' I0 2,303 εbC - ...

  3. F = k' I0 2,303 εbC = cte C

  
• A concentraciones altas se pierde la linealidad y se produce el fenómeno de auto-atenuación
• Fluorimetría


  Técnica que utiliza filtros o monocromadores para medir la fluorescencia

  
• La calibración se realiza con sulfato de quinina y triptófano

  
• Aplicaciones de la fluorescencia


  • Determinación de metales mediante quelatos fluorescentes
  • Derivatización de compuestos orgánicos no fluorescentes
  • Determinación de materia orgánica disuelta

  
• Materia orgánica disuelta


  • Es una de las mayores y menos conocidas reservas de carbono orgánico en la superficie de la tierra
  • Apenas se conoce un 30% de su composición molecular
• Espectroscopía de fluorescencia


  Proporciona información sobre la naturaleza química (grupos funcionales fluorescentes) y la distribución (en función de la intensidad de fluorescencia) de la materia orgánica disuelta

  
• Grupos fluoróforos de la materia orgánica disuelta


  • Sustancias húmicas
  • Péptidos que contienen aminoácidos aromáticos (tirosina, triptófano y fenilalanina)

  
• Sustancias húmicas


  • Son una mezcla heterogénea de biopolímeros complejos de alto peso molecular, con estructuras no del todo conocidas
  • Constituyen una fracción significativa de la materia orgánica disuelta, entre un 30 y un 50% del carbono orgánico disuelto
  • Aunque se consideran materiales refractarios, son producidas microbiológicamente y se degradan fotoquímicamente

  
• Aminoácidos aromáticos


  • Su fluorescencia es un indicador muy útil de la dinámica de los aminoácidos libres disueltos en general
  • Estas moléculas están entre los compuestos biogénicos más lábiles

  
• Muestreo


  1. Botellas adecuadas para la toma de muestras

  2. Volumen de muestra: 100 mL

  3. Filtrado de la muestra: filtros Whatman GF/F de fibra de vidrio previamente lavados en ácido y calcinados

  
• Medida


  1. Los espectros se registran en una sala a temperatura constante de 20 ⁰C usando una celda de cuarzo de 1 cm

  2. El ancho de rendija se ajusta a 10 nm y la velocidad de barrido de los espectros a 250 nm/min

  3. Las matrices de fluorescencia se generan registrando sucesivos espectros de emisión modificando de cada vez la longitud de onda de excitación en 10 nm

  4. Los espectros de emisión se registran desde una longitud de onda a 50 nm mayor que la longitud de onda de excitación

  5. Se registra cada día el espectro tridimensional del agua ultrapura para hacer las correcciones de la banda de dispersión Raman del agua

  
• Picos observados en los espectros tridimensionales

  • A, λex/λem = 250/435 nm, debido a substancias húmicas en general
  • C, λex/λem = 340/440 nm, debido a substancias húmicas de origen terrestre
  • M, λex/λem = 320/410 nm, debido a substancias húmicas de origen marino
  • T, λex/λem = 280/350 nm, debido a aminoácidos aromáticos, especialmente triptófano

  
• Calibración


  1. Se realiza con sulfato de quinina y triptófano (0 – 20 µg/L y 0 – 30 µg/L, respectivamente) en ácido sulfúrico 0,05 M

  2. Las disoluciones del calibrado permanecen estables durante tres meses si se conservan a 4 ⁰C

  3. Las concentraciones de las substancias orgánicas en la muestra se calculan substrayendo la intensidad de la fluorescencia obtenida por la del blanco (ácido sulfúrico 0,05 M) y posteriormente dividiendo el valor obtenido por la pendiente de la recta a las longitudes de onda dadas

  4. Los valores de las concentraciones se expresan en µg/L equivalentes de quinina y/o triptófano