Implicações dos espectros de excitação

Question

Os espectros de excitação de fluorescência mostram a mudança na intensidade de fluorescência em função do comprimento de onda da luz de excitação.

Estou interessado nas certas implicações físicas do acima.

Isso significa que, no comprimento de onda de excitação máximo, a maioria das moléculas fica excitada? Ou eles apenas emitem mais fótons por molécula por unidade de tempo?

Além disso, se a primeira opção estiver correta, existe alguma relação entre a porcentagem de moléculas excitadas e os espectros de excitação?

Answer 1

Os espectros de excitação de fluorescência mostram a mudança na intensidade de fluorescência em função do comprimento de onda da luz de excitação. Isso significa que, no comprimento de onda de excitação máximo, a maioria das moléculas fica excitada? Ou eles apenas emitem mais fótons por molécula por unidade de tempo?

Você tem que entender como o espectro de excitação é coletado. Você tem que saber (ou pelo menos ter uma estimativa) do máximo de emissão de uma determinada molécula. Por exemplo, se tivermos quinino, devo saber que ele emite luz azul e o comprimento de onda máximo de emissão é de aproximadamente 450 nm.

Agora vamos fixar o comprimento de onda de emissão em 450 nm e varrer toda a faixa UV-VIS para excitação. Digamos que excitaríamos o quinino com 200 a 700 nm. Um comprimento de onda de cada vez e conte quantos fótons correspondentes a 450 nm foram emitidos. Este gráfico é chamado de espectro de excitação.

Um espectro de excitação basicamente informa qual comprimento de onda (de um determinado instrumento) vai mostrar a intensidade mais alta. Enfatizei "um determinado instrumento" porque um espectro de excitação deve ser corrigido para a intensidade da fonte de luz. Isso varia de instrumento para instrumento. Ninguém corrige porque é um procedimento longo, pois infelizmente a normalização não pode corrigi-lo.

De qualquer forma, um espectro de excitação corrigido deve corresponder em forma ao espectro de absorção, desde que haja apenas um fluoróforo na molécula .

Eu queria conectar o espectro de excitação com um espectro de absorção porque agora podemos conectar a absortividade molar com a excitação. Considere a absortividade molar como uma medida de probabilidade de excitação. Quanto maior o valor da absortividade molar, mais moléculas irão absorver a luz e, portanto, mais serão emitidas. Portanto, sua primeira interpretação está correta. É um comportamento coletivo de todas as moléculas que estão sendo iluminadas na cubeta.

Lembre-se também de que a emissão de excitação é normalmente uma excitação de um fóton e uma emissão de fóton na maioria dos casos até e a menos que você esteja usando lasers sofisticados. Portanto, você não pode ter um fóton entrando e vários fótons saindo em casos rotineiros. Em casos mais raros, você pode realmente ter dois fótons entrando para excitação e um fóton saindo. Você precisa de lasers novamente.

Answer 2

Bons livros foram escritos para explicar todas as implicações da espectroscopia de fluorescência. Não existe uma resposta universal por causa das complicações do experimento. Em geral, existem espectros atômicos e espectros moleculares.

• Os espectros atômicos tendem a fornecer espectros de linha.
• Para as moléculas, entretanto, a energia de ligação do elétron depende não apenas da energia eletrônica, mas também do estado vibracional da molécula. Esse acoplamento cria um microestado e, portanto, as moléculas tendem a dar picos amplos.

Há também a mudança de Stokes, que indica que o fóton excitante deve ter mais energia do que o fóton emitido. Isso é verdade, mas também há radiação de ressonância e radiação anti-Stokes.

Dado:

Os espectros de excitação de fluorescência mostram a mudança na intensidade de fluorescência em função do comprimento de onda da luz de excitação.

Isso significa que, no comprimento de onda de excitação máximo, a maioria das moléculas fica excitada?

Pode ser...

Normalmente, ao tentar medir a sensibilidade de excitação, você normaliza o número de fótons de excitação. Pense nisso como quantos fótons de emissão seriam emitidos por fóton de excitação versus a energia do fóton excitante. (Isso normalmente será considerado menor que 1). No entanto, um espectro de excitação real não precisa ter a mesma intensidade de fótons em cada energia. Portanto, muitos fótons de excitação em uma energia não ótima podem produzir mais fótons de excitação do que a energia ótima em uma intensidade mais baixa.

Ou eles apenas emitem mais fótons por molécula por unidade de tempo?

Em geral, um fóton de excitação cria um estado excitado que pode decair pela emissão de um fóton.

Existem, é claro, lasers onde os átomos ou moléculas são bombeados para um estado excitado, então um fóton pode estimular as emissões múltiplas.

Além disso, se a primeira opção estiver correta, existe alguma relação entre a porcentagem de moléculas excitadas e os espectros de excitação?

O rendimento quântico fluorescente é o número de fótons de excitação emitidos por estado excitado.