Fosforescenţă

Fosforescența este un fenomen de emisie radiativă , caracteristic unor substanțe chimice ca urmare a excitației electronice, rezultat din decăderea electronilor la niveluri cuantice de energie mai mică. Diferă de fluorescență, deoarece în aceasta din urmă efectul este imediat și se oprește imediat ce sursa de energie este întreruptă, în timp ce în fosforescență efectul continuă chiar și după. Principiul, simplificat, este același: o sursă de energie , compusă în general din lumină vizibilă sau radiații ultraviolete , excită atomii, determinând să sară niște electroni pe o orbită exterioară. Când acestea revin pe orbita internă, ele emit lumină.

Descriere

Termenul „fosforescență” derivă din culoarea caracteristică, observabilă pe întuneric, asumată de fosforul alb după oxidarea în aer.

Acest fenomen este observat pe măsură ce electronii prezenți în nivelul orbital fundamental trec, prin acțiunea unei surse de excitare, care poate fi, de exemplu, un foton , la un nivel mai ridicat al singletului (multiplicitate spectrală unitară, prezența electronilor asociați). Ulterior, pe lângă alte fenomene de decădere neradiativă, revenirea la starea de bază stabilă cu emisie radiantă poate avea loc esențial în două moduri: o conversie singlet-singlet sau, alternativ, o tranziție la o configurație cuantică - mecanică a unui triplet tip (multiplicitate spectrală trei, prezența a doi electroni nepereche) și decăderea ulterioară la starea de bază a singletului ( conversie intersistemică ).

În primul caz există o emisie radiantă fluorescentă în timp ce în al doilea apare fenomenul de emisie fosforescentă. În plus față de diferența fundamentală deja descrisă existentă între cele două fenomene luminescente , trebuie remarcat faptul că dezintegrarea care produce fosforescența este temporar mai lungă (10 ⁻³ s față de 10 ⁻⁹ - 10 ⁻¹² s) decât cea care implică fluorescența: fosforescența urmează cu o anumită întârziere emoția și durează chiar și câteva minute mai târziu. Această lentoare se datorează faptului că tranziția de la triplet la singlet este teoretic interzisă de regulile de selecție , implicând o variație a multiplicității spinului . Această contradicție aparentă este justificată de interacțiunea spin-orbită .

Radiația emergentă este mai puțin energică, prin urmare caracterizată printr-o lungime de undă mai mare , deoarece în timpul procesului de de-excitație, o parte din energie este utilizată pentru a restabili starea singlet, în timp ce cealaltă se pierde în timpul trecerii electronului. sub-niveluri vibraționale ale stării excitate.

Scăderea temperaturii împiedică procesele de relaxare competitivă ( stingere ) și duce la o creștere a randamentului cuantic fosforescent, redat Φ definit de ecuația Φ = Φ _F / Φ _A unde Φ _F și Φ _A sunt, respectiv, cuantele de radiații emise și absorbit.

În practică, este posibil să se producă fosforescență din substanțe care în condiții normale nu sunt fosforescente, lucrând la temperatura azotului lichid .

Bibliografie

Peter Atkins, Julio De Paula, Chimie fizică , ediția a IV-a, Bologna, Zanichelli, septembrie 2004, ISBN 88-08-09649-1 .
Walter J. Moore, Chimie fizică , Padova, Piccin, 1990, ISBN 88-299-0820-7 .