Fluorescencia de la quinina (Semana de la Ciencia Experimento III de V)

Una forma sencilla de observar un proceso fluorescente consiste en llenar un vaso con agua tónica y agitar el contenido durante unos minutos hasta que se eliminen las burbujas. Posteriormente, con una lupa, se concentra luz solar y el haz se hace pasar a través del agua tónica. Puede observarse que el haz adquiere una tonalidad azulada. Si el mismo procedimiento se realiza con agua normal, el haz de luz no adquiere ninguna tonalidad, sino que es blanco

Haz de luz pasando a través de un vaso con agua normal.

Haz de luz pasando a través de un vaso con agua tónica. (Fuente: Elaboración propia)

La razón por la que en el caso del agua tónica el haz de luz muestra una coloración azulada es debido a la presencia de moléculas de quinina, responsable del sabor amargo que tiene este refresco. La quinina, ya mencionada en el apartado anterior porque era la molécula que Perkin estaba intentando sintetizar cuando descubrió su colorante violeta, es la encargada de absorber parte de la radiación ultravioleta procedente del Sol y excitar los electrones a un nivel superior de energía. Desde este nivel excitado, la molécula retorna al nivel fundamental emitiendo luz azul.

Molécula de quinina

Sin embargo, si la radiación que se encarga de excitar a las moléculas de quinina es ultravioleta, que nuestro ojo no es capaz de visualizar, ¿por qué la luz emitida en la fluorescencia es de color azul?

¿No debería ser radiación de la misma longitud de onda que excitó a la molécula? La respuesta se encuentra en el hecho de que por encima de cada nivel electrónico se encuentran los llamados niveles energéticos vibracionales y rotacionales, que controlan las vibraciones de los enlaces de las moléculas y los distintos modos de rotación de éstas. Lo normal es que al excitar una molécula a un nivel electrónico superior también se exciten estos niveles vibracionales y rotacionales. Antes de que la molécula retorne al nivel fundamental, primero pierde este exceso de energía vibracional y rotacional. Por ello el fotón que se emite en el camino de relajación tiene una energía menor (es decir, mayor longitud de onda) que el fotón que se absorbió para excitar la molécula

La fluorescencia de la quinina se puede ver de forma mucho más clara si, directamente, se utiliza una lámpara de luz ultravioleta (365 nm). Igualmente resulta muy llamativa la emisión fluorescente de marcado color verde debida a un compuesto llamado fluoresceína. Como nota curiosa, hay que decir que durante años la fluoresceína se utilizó para teñir de verde el río Chicago el día de la festividad de San Patricio.

Molécula de fluoresceína

Emisión fluorescente debida a la quinina presente en agua tónica (izquierda) y a la fluoresceína (derecha)