1.8. Люминесцентный анализ. Флуориметрия

Люминесцентный анализ - один из оптических методов, который нашел широкое применение в практике контроля фармацевтических препаратов. Метод применяется при определении малых концентраций неорганических, а также органических веществ - антибиотиков, витаминов, гормонов и др.

Многие органические и неорганические вещества обладают собственной люминесценцией. Так, яркую люминесценцию проявляют соли редкоземельных элементов, особенно цериевой подгруппы: самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия. Собственную люминесценции имеют таллий (I), олово (II), сурьма (III), свинец (II), висмут (III), индий (III) и др. Люминесцируют многие из органических веществ, например вазелиновое масло (светло-сиреневый цвет), парафин (светло-голубой), минеральное масло (светло-синим), канифоль (светло-синим), очищенный асфальт (темно-желтым или коричневым).

Для анализа можно использовать собственную люминесценцию, а также реакции образования комплексных соединений неорганических ионов с органическими реагентами, в результате чего появляется люминесценция. Многие катионы с 8-гидроксихинолином образуют соединения с характерной люминесценцией, натрий цинкуранилацетат люминесцирует зеленовато-желтым цветом, таких примеров можно привести много.

В качественном анализе можно использовать изменение цвета или тушение люминесценции под действием определяемого вещества.

Принцип люминесцентного анализа

Под люминесценцией понимают свечение вещества, возникающее после поглощения им энергии возбуждения. Это избыточное излучение можно сравнить с тепловым излучением тела при данной температуре. Люминесценцию наблюдают в видимой, УФ и ИК- областях спектра.

Источниками возбуждения могут быть свет (фотолюминесценция), механические деформации при трении и т.п. (триболюминесценция), пучок электронов (катодолюминесценция), химические реакции (хемилюминесценция), рентгеновские лучи ( рентгенолюминесценция) и другие факторы.

Кратковременную люминесценцию, которая исчезает сразу после удаления источника возбуждения, называют флуоресценцией, а долговременную - фосфоресценцией.

Когда говорят о люминесцентном методе анализа, то чаще всего понимают фотолюминесценцию. Для аналитической химии наибольшее значение имеет фотолюминесценция в ультрафиолетовой области.

Метод люминесцентного анализа относится к эмиссионным методам.

Люминесценцию характеризуют спектрами поглощения и люминесценции, энергетическим выходом, квантовым выходом. Спектры поглощения и люминесценции во многих веществах тесно связаны между собой и подчиняются ряду важных закономерностей или правил. Согласно правилу Стокса - Ломмеля спектр излучения в целом и его максимум по сравнению со спектром поглощения и его максимумом всегда сдвинут в сторону длинных волн. Установлено зеркальное сходство спектров поглощения и излучения для широкого ряда веществ - правило Левшина. Его можно сформулировать следующим образом: спектры поглощения и излучения, изображенные в функции, оказываются зеркально-симметричными относительно прямой, проходящей перпендикулярно оси частот через точку пересечения обеих спектров (рис. 1.8.1). Спектры поглощения и флуоресценции пересекаются в точке, соответствующей возбуждению электрона и излучению кванта без потерь на переходы без излучения.