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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