AdministradorFLUORESCENCIA DE YODO
El yodo diatómico se encuentra a temperatura ambiente en estado sólido. Este sublima fácilmente cuando se aplica un poco de calor con un mechero Bunsen. Las moléculas de yodo (I2) se encuentran a temperatura ambiente en su estado fundamental con todos los niveles de energía ocupados por dos electrones y con espines apareados (s=+1/2 ↑ , s=-1/2 ↓). En este nivel de energía, la molécula diatómica oscila sobre una posición de equilibrio (ro) con una determinada frecuencia (nivel de vibración fundamental) con dos electrones apareados (↑↓) (nivel de electrónico fundamental). La excitación con luz de 532 nm coincide con un salto electrónico que lleva la molécula a un estado excitado. En este estado la molécula oscila sobre una posición de equilibrio mayor y tiene un electrón (sin cambio de espín) en el nivel electrónico superior (primer singlete excitado= cero electrones desapareados). La molécula se relaja hasta el nivel de vibración inferior del primer estado excitado y posteriormente emite fluorescencia llegando de nuevo al estado fundamental. La regla de selección de espín establece que la transición más probable, es decir, la permitida, es aquella donde no se produce un cambio en el espín de los electrones, es decir, ΔS=0, => +1/2-1/2=0). En cambio, en la fosforescencia (salto electrónico con electrones desapareados) el tránsito no cumple la regla (ΔS=+1/2+1/2=1≠0). Esto significa que tiene menos probabilidad de ocurrir. En este caso se observa que el vapor de yodo excitado se desactiva por fluorescencia y no por fosforescencia.
Por otro lado, la fluorescencia emitida por el vapor de yodo cuando se excita con radiación láser puede ser extinguida (“quenched”) por medio de un tercer cuerpo. La presencia de aire hace que las moléculas de yodo choquen con otras moléculas (O2, N2) y se desactiven sin emitir radiación hasta llegar de nuevo al estado fundamental (pierden energía, “se va frenando su movimiento”).
En el caso del yodo, la presencia de aire hace que la fluorescencia sea “quencheada” parcialmente. Se requiere una alta presión para anularla por completo.
Experimentación.
Se añaden unas bolitas de yodo molecular (sólido gris) a un tubo de ensayo. Este se cierra con un tapón de goma que contiene un pequeño tubo acoplado a una llave que permite aislar al sistema del exterior. Con ayuda de una bomba se realiza el vacío al tubo durante un minuto. Posteriormente, el tubo se calienta homogéneamente con un mechero Bunsen para generar el vapor de yodo de color violeta. Una vez generado este vapor se deja de calentar. Finalmente, se irradia con un puntero láser verde de longitud de onda de 532 nm. Las moléculas que cruzan por el haz de luz se excitan a un nivel superior y rápidamente vuelven al estado fundamental con la emisión de fluorescencia observándose un haz de color amarillo (de menor energía que la radiación inicial verde).
Por otro lado, la fluorescencia puede ser extinguida por medio de un tercer cuerpo no excitado. Si se abre la llave por un momento, y se permite que el aire entre en su interior, las moléculas de yodo chocarán con otras moléculas, por ejemplo, de nitrógeno y oxígeno, lo que lleva a la desactivación del yodo sin emitir radiación.
En otro tubo de ensayo, con aire en su interior, podemos comparar al mismo tiempo que la intensidad del haz de luz de color amarillo es mucho menor.
La presencia de aire hace que la fluorescencia sea “quencheada” o eliminada parcialmente.
Precauciones:
- Utiliza gafas de protección láser (verde) y evita mirar directamente el punto de luz si trabajas con el láser durante un tiempo prolongado.
- No abras la llave del sistema con el vapor de yodo en caliente.
- Si se quiere eliminar los restos de vapor de yodo, se debe abrir el sistema de reacción en la campana extractora durante unos 10 minutos. Este puede causar irritación en las vías respiratorias, lagrimeo, dolor de garganta, dolor en el pecho. De todos modos, la cantidad de yodo utilizada en este experimento es muy pequeña (tres bolitas de yodo) y permite realizar esta práctica con normalidad tomando las medidas de seguridad aquí indicadas.
