Fluorescencia para niños
La fluorescencia es un fenómeno fascinante donde algunas sustancias pueden absorber energía de la luz y luego emitirla de nuevo, pero con un color diferente. Imagina que una sustancia "guarda" la luz por un instante y luego la "suelta" de otra forma.
Cuando una sustancia fluorescente absorbe luz (por ejemplo, luz ultravioleta, que no podemos ver), sus partículas internas (llamadas electrones) se llenan de energía. Pero esta energía no se queda ahí para siempre. Rápidamente, los electrones liberan esa energía en forma de luz visible, que sí podemos ver. La luz que emiten siempre tiene menos energía que la que absorbieron, y por eso, suele ser de un color diferente, con una longitud de onda más larga.
Este proceso es muy rápido, ocurre en apenas unos nanosegundos (una milmillonésima de segundo). Esta velocidad es lo que diferencia la fluorescencia de la fosforescencia, que es un fenómeno similar pero mucho más lento, donde la luz se sigue emitiendo incluso después de que la fuente de energía se apaga.
Las sustancias que brillan de esta manera se llaman fluoróforos. Gracias a ellos, podemos ver una gran variedad de colores fluorescentes, dependiendo de la luz que emitan.
La fluorescencia tiene muchas aplicaciones prácticas. Se usa en el estudio de mineralogía y gemología, en sensores químicos, en tintas especiales, en detectores biológicos y, por supuesto, en las lámparas fluorescentes que usamos en casa.
Contenido
Historia de la Fluorescencia
Una de las primeras veces que se observó la fluorescencia fue en el año 1560. Los exploradores y científicos de la época, como Bernardino de Sahagún y Nicolás Monardes, describieron un líquido brillante que se obtenía de la madera de dos árboles, el Pterocarpus indicus y el Eysenhardtia polystachya. A este líquido lo llamaron lignum nephriticum, que significa "madera renal" en latín. La sustancia que hacía que brillara era la matlalina.
Más tarde, en el siglo XIX, otros científicos también notaron este fenómeno. En 1819, Edward D. Clarke y en 1822 René Just Haüy vieron fluorescencia en las fluoritas (un tipo de mineral). En 1833, sir David Brewster la observó en la clorofila (el pigmento verde de las plantas), y en 1845, sir John Herschel la encontró en la quinina, una sustancia que se usa en bebidas tónicas.
Fue en 1852 cuando el científico George Gabriel Stokes le dio el nombre de "fluorescencia". Él notó que algunos minerales, como la fluorita, podían transformar la luz ultravioleta (invisible) en luz azul (visible). Stokes eligió el nombre "fluorescencia" inspirándose en el mineral fluorita, que a veces brilla con luz azul.
¿Cómo Funciona la Fluorescencia?
Para entender cómo funciona la fluorescencia, necesitamos saber un poco sobre los electrones y la energía.
Electrones y Energía
Los electrones son partículas muy pequeñas que giran alrededor del centro de un átomo o una molécula. Se organizan en "niveles" o "regiones" de energía. Los electrones prefieren estar en los niveles de energía más bajos, pero pueden saltar a niveles de energía más altos si reciben un empujón de energía, por ejemplo, de la luz.
Cuando un electrón absorbe energía de la luz, salta a un nivel de energía más alto. Pero este estado de "alta energía" no es estable. El electrón quiere volver a su nivel original de baja energía. Para hacerlo, libera la energía extra que absorbió.
El Proceso de Brillo
El proceso de fluorescencia tiene tres pasos principales:
- Absorción: La sustancia absorbe luz (fotones) y sus electrones saltan a un nivel de energía más alto.
- Pérdida de energía (no radiativa): Los electrones pierden una pequeña parte de esa energía en forma de calor, haciendo que la molécula vibre un poco. Esto sucede muy rápido.
- Emisión: Finalmente, los electrones liberan el resto de la energía en forma de luz (más fotones), volviendo a su estado original. Esta luz emitida es la que vemos como fluorescencia.
Como los electrones pierden un poco de energía como calor antes de emitir luz, la luz que sale siempre tiene menos energía que la que entró. Por eso, el color de la luz emitida es diferente al de la luz absorbida. Por ejemplo, si absorbe luz ultravioleta (invisible), puede emitir luz verde o azul (visible).
Este ciclo completo es increíblemente rápido, durando solo unos pocos nanosegundos.
Aplicaciones de la Fluorescencia
La fluorescencia se usa en muchísimos campos, desde la decoración hasta la medicina y la ciencia forense.
Iluminación
- Lámparas fluorescentes: Los tubos fluorescentes que ves en muchas casas y oficinas funcionan con fluorescencia. Dentro del tubo hay un gas que, al recibir electricidad, emite luz ultravioleta (invisible). El interior del tubo está cubierto con un material fluorescente llamado "fósforo" que absorbe esa luz ultravioleta y la convierte en luz visible para nosotros. Son muy eficientes energéticamente.
- Luces LED blancas: Algunos LEDs blancos también usan fluorescencia. El LED produce luz azul, que luego choca con un material fluorescente. Este material emite luz verde y roja, y la combinación de la luz azul original con la verde y roja crea una luz que parece blanca.
Química y Análisis
La fluorescencia es una herramienta muy útil para identificar y medir sustancias.
- Se usa en laboratorios para detectar compuestos específicos en líquidos o en manchas, como en la cromatografía.
- Ayuda a visualizar huellas dactilares usando compuestos fluorescentes.
Bioquímica y Medicina
En biología y medicina, la fluorescencia es fundamental:
- Microscopía: Los científicos pueden "marcar" partes de células o tejidos con sustancias fluorescentes. Esto les permite verlas bajo un microscopio de fluorescencia y estudiar cómo funcionan. Por ejemplo, se pueden marcar anticuerpos para encontrar y visualizar antígenos específicos.
- Estudio del ADN: Se usan sustancias fluorescentes para ver el ADN en los geles de electroforesis, lo que ayuda a los científicos a analizarlo. Una sustancia común es el bromuro de etidio, aunque por su toxicidad se buscan alternativas más seguras como el SYBR Green.
- Proteínas fluorescentes: La Proteína Verde Fluorescente (GFP), que se descubrió en una medusa, es una herramienta increíble. Los científicos la usan para ver dónde están las proteínas dentro de las células o para saber si un gen está activo.
- Diagnóstico: Algunas moléculas en nuestro cuerpo tienen fluorescencia natural. Por ejemplo, la bilirrubina en la sangre puede ser fluorescente cuando se une a otras moléculas, lo que ayuda a detectar ciertos problemas de salud.
Gemología, Mineralogía y Ciencias Forenses
- Minerales y gemas: Muchas gemas y minerales brillan de forma diferente bajo la luz ultravioleta. Esto ayuda a los expertos a identificarlos. Por ejemplo, algunos ópalos brillan de color verde amarillento debido a pequeñas cantidades de uranio. Los rubíes y las esmeraldas pueden mostrar fluorescencia roja.
- Petróleo: El petróleo también es fluorescente, y su color de brillo puede indicar qué tipo de petróleo es. Esto es útil en la exploración de petróleo para encontrar yacimientos.
- Ciencias forenses: En la investigación de crímenes, la fluorescencia puede ayudar a encontrar fibras, fluidos o huellas que no son visibles a simple vista.
Véase también
En inglés: Fluorescence Facts for Kids
- Lámpara fluorescente
- Luz negra
- Espectroscopía fluorescente
- Fosforescencia
- Fluorescencia de rayos X
