现代分析测试技术 分子发光分析法

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1、补充一、分子发光分析技术Molecularluminescence-fluorescence116.1分子发光分析概述16.2荧光和磷光分析基本原理16.3荧光和磷光分析法的特点与应用16.4化学发光分析本章目录2基态分子吸收一定能量后，跃迁至激发态，当激发态分子以辐射跃迁形式将其能量释放返回基态时，便产生分子发光（MolecularLuminescence）。在此基础上建立起来的分析方法为分子发光分析法。光致发光：以光源来激发而发光热致发光:电致发光：以电能来激发而发光—原子发射光谱法生物发光：以生物体释放的能量激发而发光化学发光：以

2、化学反应能激发而发光—化学发光分析法荧光—荧光分析法磷光—磷光分析法316.2荧光和磷光分析基本原理一、背景知识大多数分子含有偶数电子，根据Pauli不相容原理，每个轨道上最多容纳2个自旋方向相反的电子，即ms=+1/2或–1/2，同一轨道上两电子自旋量子数的代数和S为零。电子激发态的多重度：M=2S+1：当S＝0时，即M=2S＋1＝1，称为单重态当S＝1时，即M=2S＋1＝3，称为三重态大多数基态分子处于单重态，表示为S0（基态单重态）S1、S2、S3分别代表第一、二、三激发单重态T1、T2、T3分别表示第一、二、三激发三重态4激发态

3、基态基态单重态S0激发单重态S1激发三重态T1注：1、由基态→激发单重态，电子自旋方向没有改变，净自旋=0，单重态有抗磁性；2、由基态→激发三重态，电子自旋方向发生改变，净自旋0，三重态有顺磁性。这种S0→T1的跃迁为禁阻跃迁。3、多数分子含有偶数电子，分子的电子基态多为单重态；没有基态三重态。4、E(S1)>E(T1)。当物质受光照射时，基态分子吸收光能产生电子能级跃迁：自旋平行5二、荧光与磷光的产生电子处于激发态是不稳定状态，返回基态时，通过辐射跃迁(发光)和无辐射跃迁等方式失去能量：无辐射跃迁传递途径辐射跃迁荧光F磷光P体系间窜

4、跃isc内转移ic振动弛豫VR6S2S0S1T1l2l11、振动弛豫(VibrationalRelaxation,VR)：同一电子能级内以热能量交换形式由高振动能级至低相邻振动能级间的跃迁。发生振动弛豫的时间10-12-10-14s。72、内转移(InternalConversion,IC)：相同多重态的两个电子能级之间（如S2S1,S1S0）的非辐射跃迁。S2S0S1T1l2l18内转移的特点（1）无辐射；（2）内转化的速率取决于能级差：（3）分子无论被激发到哪一个电子激发态，在10-13～10-11s内经内转移和振动弛豫都会跃迁到第

5、一（最低）电子激发态的最低振动能级；9相邻单重激发态能级接近，其振动能级常重叠，内转化的速率快；S1→S0因能量差大，内转化的速率慢，寿命长。S2S0S1T1l2l1l3荧光发射3、荧光(Fluorescence)：处于第一激发单重态的最低振动能级的分子以辐射跃迁的形式返回基态各振动能级(S1→S0跃迁)时，产生荧光。10荧光的特点：（1）无论开始电子被激发至什么高能级，它都经过无辐射跃迁到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（2）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

6、瞬时荧光，外部光源停止照射，荧光马上熄灭。11l4S2系间窜跃S0S1T1l2l14、系间窜跃(IntersystemConversion,ISC)：不同多重态，有重叠的转动能级间的非辐射跃迁S1（最低振动能级）→T1（较高振动能级）跃迁。经振动弛豫，跃迁至第一电子激发态的最低振动能级。12磷光发射5、磷光发射(Phosphorescence)：当受激电子降到S1的最低振动能级后，未发射荧光，而是经过系间窜跃到T1振动能级，经振动驰豫到T1最低振动能级，从T1最低振动能级回到基态能级所发射的光叫磷光（T1→S0跃迁）。13l4S2S0S

7、1T1l2l1ISC磷光特点：（1）由于改变电子自旋属禁阻跃迁，因而跃迁速率慢，持续时间长10-4～10s；光照停止后，可持续一段时间。（2）从T1也有回到S1，然后S1到S0发出荧光，叫延迟荧光。14S0S1T1l2l1S2延迟荧光l36、外转移(ExternalConversion,EC)：指受激分子与溶剂或其它分子的相互作用及能量转移，使荧光或磷光强度减弱或消失的过程（熄灭或淬灭quenching）。15辐射能量传递过程荧光:第一激发单重态S1→基态S0磷光:第一激发三重态T1→基态S016非辐射能量传递过程振动弛豫内转换外转换系

8、间窜越1）T1的能量低于S1，因此磷光辐射的波长比荧光更长。2）三重态T1向基态S0的跃迁属于自旋禁阻，跃迁速率小，使之稳定性大，因而磷光（寿命10-6～10-9s），比荧光（寿命10-4～10s）有长得多