Тушение люминесценции

Явление тушения люминесценции заключается в том, что при увеличении концентрации, разбавленных растворов вещества люминесценция возрастает сначала пропорционально концентрации, а далее увеличение интенсивности люминесценции «отстает» от увеличения концентрации. Так, при увеличении концентрации флуоресцеина от 0,0003 до 0,003 М интенсивность люминесценции возрастает почти в 10 раз. Однако, например, в 1 %-ном растворе люминесценция флуоресцеина слабее, чем в очень разбавленных растворах. Такие явления были замечены давно для многих веществ. Позже было показано, что аналогичный эффект резкого ослабления люминесценции флуоресцеина и других веществ вызывается иногда добавками значительных количеств таких веществ, как, например, иодид калия, которые в данных условиях не реагируют с люминесцирующем веществом.

Тушение люминесценции по С. И. Вавилову может быть двух родов. Тушение люминесценции, вызываемое процессами, связанными с их внутримолекулярными перегруппировками, которые могут происходить даже в тех случаях, когда молекуля находятся и в невозбужденном состоянии, относят к первому роду. В этом случае тушение не сопровождается уменьшением длительности послесвечения. Тушение первого рода является причиной того, что при химическом процессе люминесцирующее вещество превращается в не люминесцирующее. Таким образом, тушение первого рода сопровождается изменением внутримолекулярного взаимодействия составляющих молекул и, как следствие, изменением спектров поглощения и люминесценции.

Тушение второго рода не сопровождается изменением спектров поглощения и люминесценции. Такой процесс происходит вследствие воздействия на возбужденную молекулу внешних факторов, но не приводящих к образованию нового вещества.

Наблюдается также концентрационное тушение , которое может привести к получению ошибочных результатов в анализе. Причины тушения различны и далеко не всегда выяснена их физико-химическая природа.

Качественный и количественный люминесцентный анализ.

Многие органические и неорганические вещества характеризуются собственной люминесценцией. Так, яркую люминесценцию проявляют соли редкоземельных элементов, особенно цериевой подгруппы: самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия. Собственной люминесценцией обладают таллий(II), сурьма(III), свинец(II), висмут(III), индий(III) и др. люминесцируют многие органические вещества, например вазелиновое масло (светло-сиреневым цветом), парафин (светло-голубым), сосновая смола (темно-зеленым с желтым оттенком), минеральное масло(светло-синим), очищенный асфальт (темно-желтым или коричневым).

Для качественного анализа можно использовать собственную люминесценцию, а также реакции образования комплексных соединений неорганических ионов с органическими реагентами, в результате чего появляется люминесценция. Так многие катионы с 8-гидроксихинолином образуют соединения с характерной люминесценцией, бериллий с морином образует комплекс, люминесцирующий ярко-зеленым цветом, таких примеров можно привести много.

В качественном анализе можно также использовать изменение цвета или тушение люминесценции под действием обнаруживаемого вещества. При введении в некоторые не люминесцирующие кристаллы примесей других элементов (активаторов) они проявляют характерную люминесценцию. Эти вещества называют кристаллофосфорами. По интенсивности люминесценции кристаллофосфоров находят элементы-примеси. Так, можно приготовить кристаллофосфоры на основе оксида кальция и определить примесь селена и теллура по красной люминесценции, талия (I) – по желто-зеленной, висмута(III) – по сине-фиолетовой с достаточно низким пределом обнаружения.