{"id":17782,"date":"2025-01-19T18:00:54","date_gmt":"2025-01-19T18:00:54","guid":{"rendered":"https:\/\/blogsaverroes.juntadeandalucia.es\/macade\/?p=17782"},"modified":"2025-08-17T17:55:17","modified_gmt":"2025-08-17T17:55:17","slug":"fluorescencia-con-luminol","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogsaverroes.juntadeandalucia.es\/macade\/2025\/01\/19\/fluorescencia-con-luminol\/","title":{"rendered":"Fluorescencia con luminol"},"content":{"rendered":"\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t
<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
\n\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t

\u00abFluorescencia con luminol\u00bb<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
\n\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t

Los \u00e1tomos o mol\u00e9culas pueden ser excitados por distintos procesos, sus electrones pasan a niveles de energ\u00eda superiores y pueden retornar posteriormente al nivel fundamental con emisi\u00f3n de luz, proceso que recibe el nombre de luminiscencia. Seg\u00fan la forma de excitar los \u00e1tomos o mol\u00e9culas, la luminiscencia recibe distintos nombres:\"\"<\/em><\/p>

a) Fotoluminiscencia si es por acci\u00f3n de la luz.<\/em><\/p>

b) Triboluminiscencia si es por fricci\u00f3n.<\/em><\/p>

c) Electroluminiscencia si es por impacto con part\u00edculas cargadas.<\/em><\/p>

d) Quimioluminiscencia si es por efecto de una reacci\u00f3n qu\u00edmica (caso del luminol).<\/em><\/p>

La quimioluminiscencia<\/strong> es un fen\u00f3meno que podemos reconocer f\u00e1cilmente en algunos animales como las luci\u00e9rnagas o tambi\u00e9n en las llamadas barras luminosas (light stick<\/em>) que se utilizan en las acampadas o las que usan los pescadores.<\/p>

Una de las sustancias m\u00e1s empleadas para realizar reacciones luminiscentes es el luminol<\/strong>; su propiedad para producir una reacci\u00f3n quimioluminiscente en soluci\u00f3n b\u00e1sica y en presencia de un agente oxidante al contacto con la sangre fue observada por primera vez por H. O. Albrecht en 1928<\/strong>.<\/p>

La mol\u00e9cula de luminol, en adelante LH2<\/sub><\/strong>, reacciona con ox\u00edgeno molecular y en medio b\u00e1sico para formar un diani\u00f3n dicarboxilato como especie intermedia, en adelante [L2-<\/sup>]*, en un estado excitado que se desactiva por fluorescencia de acuerdo con las siguientes etapas de reacci\u00f3n:<\/p>

a) LH2<\/sub> \u00a0+\u00a0 2 OH–<\/sup> +\u00a0 O2<\/sub>\u00a0 \u2192 \u00a0[L2-<\/sup>]* \u00a0+ \u00a02 H2<\/sub>O\u00a0 + \u00a0N2<\/sub><\/p>

b) [L2-<\/sup>]*\u00a0 \u2192 \u00a0[L2-<\/sup>]\u00a0 +\u00a0 hv<\/span> (fluorescencia<\/em>)<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
\n\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t
<\/div>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
\n\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t

Siguiendo el Esquema 2, la mol\u00e9cula de partida LH2<\/sub> <\/strong>experimenta una eliminaci\u00f3n de dos hidr\u00f3genos, dejando una carga sobre los \u00e1tomos de nitr\u00f3geno que se traslada despu\u00e9s hacia el ox\u00edgeno de cada grupo carbonilo. Posteriormente, reacciona con ox\u00edgeno molecular<\/strong> (acoplamiento 4+2 Diels-Alder<\/em>), gener\u00e1ndose una especie intermedia muy inestable (de alta energ\u00eda), un per\u00f3xido c\u00edclico<\/strong> que rompe su enlace -O-O-, liberando nitr\u00f3geno molecular como buen grupo saliente. Esto produce un diani\u00f3n dicarboxilato<\/strong> [L2-<\/sup>]* en un estado excitado que posteriormente se desactiva emitiendo luz. Como esta emisi\u00f3n tiene su origen en una reacci\u00f3n qu\u00edmica, el fen\u00f3meno se denomina quimioluminiscencia. Las reacciones quimioluminiscentes a menudo implican la escisi\u00f3n de un per\u00f3xido org\u00e1nico, ya que este enlace es particularmente d\u00e9bil y se puede ganar mucha energ\u00eda mediante la escisi\u00f3n y la subsiguiente reorganizaci\u00f3n de los enlaces.<\/p>

\"\"<\/p>

Esquema 2.<\/strong> Reacci\u00f3n del luminol en medio acuoso. Fluorescencia emitida en agua con \u03bb = 425 nm; en DMSO con \u03bb = 510 nm.<\/span><\/p>

Los datos experimentales, as\u00ed como los c\u00e1lculos te\u00f3ricos, han demostrado para el luminol el siguiente proceso de desactivaci\u00f3n ilustrado en el Esquema 3.<\/p>

\"\"<\/p>

Esquema 3.<\/strong> Secuencia de pasos para la desactivaci\u00f3n por fluorescencia de la especie intermedia [L2-<\/sup>]*.<\/span><\/p>

Inicialmente, el per\u00f3xido c\u00edclico<\/strong> formado como especie intermedia [-O-O-], contiene dos electrones apareados en un anillo arom\u00e1tico<\/strong>. Esta especie intermedia alcanza r\u00e1pidamente un estado triplete T1<\/sub><\/strong> de m\u00e1s energ\u00eda, con un electr\u00f3n localizado en un orbital <\/strong>p<\/strong><\/em> antienlazante del anillo arom\u00e1tico<\/strong>, y el otro, sobre un ox\u00edgeno de uno de los grupos carboxilatos asociado a un orbital con car\u00e1cter antienlazante <\/strong>s<\/span>* <\/strong>(l\u00e9ase sigma antienlazante<\/em>) del enlace O—O que se est\u00e1 empezando a romper<\/strong>. Como la desactivaci\u00f3n por fosforescencia est\u00e1 prohibida, el intermedio experimenta r\u00e1pidamente un cruce de estados (CE<\/em>) y pasa a un estado singlete S1<\/sub><\/em>. En este caso, la regla de selecci\u00f3n de esp\u00edn, \u0394S=0, permite la vuelta al estado fundamental entre dos estados singletes, S1<\/sub>\u2192S0<\/sub>. El orbital antienlazante s<\/span>* se completa ahora con dos electrones, promovi\u00e9ndose as\u00ed la rotura del enlace O-O que terminar\u00e1 finalmente en la transformaci\u00f3n de dos orbitales at\u00f3mico px<\/sub><\/em> en cada \u00e1tomo de ox\u00edgeno.<\/p>

Rendimiento cu\u00e1ntico.<\/strong><\/p>

El rendimiento cu\u00e1ntico del proceso F<\/span>QL<\/sub> se utiliza para cuantificar el rendimiento de fluorescencia de manera aproximada, en relaci\u00f3n con la intensidad I<\/em> de la se\u00f1al y la durabilidad del proceso quimioluminiscente. Este depende de varios factores donde F<\/span>QL<\/sub> = F<\/span>R<\/sub> \u00b7 F<\/span>ES<\/sub> \u00b7 F<\/span>FL<\/sub><\/p>

F<\/span>R<\/sub> = fracci\u00f3n de mol\u00e9culas que reaccionan. (Reacting)<\/p>

F<\/span>ES<\/sub> = fracci\u00f3n de mol\u00e9culas que alcanzan el estado excitado. (Excited State)<\/p>

F<\/span>FL<\/sub> = fracci\u00f3n de mol\u00e9culas que se desactivan por fluorescencia.<\/p>

El rendimiento cu\u00e1ntico del luminol en agua es de F<\/span>QL<\/sub> = 0.01 x 100 = 1 %, esto es, de 100 mol\u00e9culas, solo una se desactiva por fluorescencia. El resto se desactiva por relajaci\u00f3n vibracional (RV) hasta el estado fundamental. En DMSO, el rendimiento cu\u00e1ntico es del 5 %.<\/p>

Reacci\u00f3n del luminol en medio acuoso. Caracter\u00edsticas y condiciones.<\/strong><\/p>

Hemos visto que solo la presencia de O2<\/sub> (como agente oxidante) en medio b\u00e1sico (OH–<\/sup>) es suficiente para producir la fluorescencia en las mol\u00e9culas de luminol. Si empleamos agua destilada como disolvente, la concentraci\u00f3n de ox\u00edgeno disuelto es muy baja como para producir un rendimiento adecuado. Por esta raz\u00f3n se ha de generar m\u00e1s ox\u00edgeno en el medio, emple\u00e1ndose la siguiente reacci\u00f3n redox:<\/p>

\"\"<\/p>

El cati\u00f3n de hierro 3+ del hexacianoferrato(III) de potasio reacciona con per\u00f3xido de hidr\u00f3geno para producir ox\u00edgeno, el cual se aprecia por la formaci\u00f3n de burbujas en la disoluci\u00f3n. Este ox\u00edgeno reaccionar\u00e1 con luminol, en medio b\u00e1sico, para dar lugar a la secuencia de pasos que produce finalmente la especie activada responsable de la fluorescencia como ya se ha visto en el Esquema 2.<\/p>

Demostraci\u00f3n experimental.<\/strong><\/p>

Para llevar a cabo la experiencia quimioluminiscente a partir de las especies implicadas (luminol, medio b\u00e1sico y agente oxidante) se han de preparar las siguientes disoluciones:<\/p>

\"\"<\/p>

Disoluci\u00f3n A, 500 mL:<\/strong><\/p>