7 分子发光分析法

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1、§7分子发光分析法化学教研室张威主要内容7-1概述7-2分子荧光分析法及其原理7-3荧光分析仪器7-4定量分析方法7-5化学发光分析法7-6分子发光分析法的应用7-1概述分子发光分子发光分析法光致发光电致发光生物发光7-2分子荧光分析法及其原理一、分子荧光和磷光的产生1.电子自旋状态的多重性2.无辐射跃迁3.荧光和磷光光谱的产生二、分子荧光分析法的基本原理1.激发光谱和荧光谱2.荧光强度及其与浓度的关系3.荧光与分子结构的关系4.影响荧光强度的因素一、荧光和磷光光谱的产生(图)具有不饱和基团的基

2、态分子光照后，价电子跃迁产生荧光和磷光基态分子价电子跃迁到激发态光照激发去激发光**n基态7-21.电子自旋状态的多重性单重态：用“S0”表示当物质受光照射时，基态电子能级跃迁至更高的单重态，电子自旋方向没有改变，净自旋=0基态单重态S0第一激发单重态S1S0,S1,S2,S3分别代表基态,第一,二,三激发单重态单重态分子具有抗磁性，激发态的平均寿命约为10-87-2若分子中电子跃迁过程中伴随着自旋方向的改变，由基态单重态→激发三重态，净自旋0。这种跃迁为禁阻跃迁T1、T2、T3分别

3、表示第一、二、三激发三重态基态单重态S0第一激发三重态T1自旋平行三重态分子具有顺磁性，激发态的平均寿命约为10-4~1S7-22.无辐射跃迁内部转换（IC）—相同的多重态之间的转换S-S系间窜跃（ISC）—不同的多重态之间的转换S-T振动驰豫（VR）—同一电子能级中，从较高振动能级到较低振动能级的过程发生系间窜跃电子需转向，S1—T1间进行，比内部转换困难7-2T1S0ISCVRVRIC吸光吸光S0S1S2VR：振动驰豫IC：内部转换ISC：系间窜跃7-23.荧光和磷光光谱的产生S1或T1S0

4、发光（1）荧光：当电子从第一激发单重态S1的最低振动能级回到基态S0各振动能级所产生的光辐射叫荧光荧光是相同多重态间的允许跃迁，产生速度快，10-9~10-6s，又叫快速荧光或瞬时荧光，外部光源停止照射，荧光马上猝灭7-23.荧光和磷光光谱的产生S1或T1S0发光（1）荧光：无论开始电子被激发至什么高能级，它都经过无辐射去激消耗能量后到S1的最低振动能级，发射荧光，荧光波长比激发光波长长。荧>激7-2T1S0ISCVRVRIC吸光吸光荧光分子荧光光谱产生过程示意图S0S1S2VR：振动驰豫I

5、C：内部转换ISC：系间窜跃7-2（2）磷光从T1S1要改变电子自旋，发光速度慢，约为10-4~10s，光照停止后，磷光仍可持续一段时间分子相互碰撞的无辐射能量埙耗大，所以磷光的波长更长磷>荧>激*易产生荧光n*易产生磷光7-2T1S0ISCVRVRIC吸光吸光荧光磷光分子荧光、磷光光谱产生过程示意图S0S1S2VR：振动驰豫IC：内部转换ISC：系间窜跃VR7-2二、分子荧光分析的基本原理1.激发光谱和荧光谱激发光谱：荧光和磷光均为光致发光，合适的激发光波长需根据激发光谱确定

6、——激发光谱是在固定荧光波长下，测量荧光体的荧光强度随激发波长变化的光谱7-2激发光谱Iex固定em荧光波长7-27-2Iem二、分子荧光分析的基本原理发射光谱(荧光光谱)：固定激发波长，扫描发射波长2.荧光强度及其与浓度的关系（1）荧光量子产率Φf（2）荧光强度与浓度的关系7-23.荧光与分子结构的关系1）共轭效应2）刚性平面结构3）取代基效应（A）给电子取代剂加强荧光（B）吸电子取代基减弱荧光（C）取代基的位置4）跃迁的类型7-2化合物苯萘蒽丁省戊省580390365286205λex

7、max(nm)640480400321278λemmax(nm)0.520.600.460.290.11F3.荧光与分子结构的关系1）.共轭效应：产生荧光的有机物质，都含有共轭双键体系，共轭体系越大，离域大π键的电子越容易激发，荧光与磷光越容易产生。7-23.荧光与分子结构的关系2）刚性平面结构荧光物质的刚性和平面性增加，有利于荧光发射。7-27-23.荧光与分子结构的关系3）.取代基效应（A）给电子取代剂加强荧光—HN2，—NHR，—NR2，—OH—OR，—CN，产生p→π共轭7-23）.取

8、代基效应（B）吸电子取代基减弱荧光、加强磷光—C=0，—COOH，—NO2，不产生p→π共轭二苯甲酮：弱荧光、强磷光S1→T1的系间窜跃产率接近1硝基苯：不产生荧光、弱磷光3.荧光与分子结构的关系7-27-2空间位阻对荧光发射的影响（C）取代基的位置F=0.75F=0.03立体异构体对荧光发射的影响反式二苯乙烯强荧光物质顺式二苯乙烯非荧光物质4）跃迁的类型π*→πn→π*κmax＜100平均寿命10-5~10-7secπ→π*κmax≥104平均寿命10-7~10-9secπ*→nπ*→π是