仪器分析第五章分子发光ppt课件.ppt

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1、第五章分子发光—荧光、磷光和化学发光分析法学习目的通过本章学习，明确分子发光研究的对象，了解分子发光产生的机理，理解分子发光的影响因素。掌握分子发光的一些基本概论，基本仪器结构及定量分析法。本章主要内容5.1分子荧光、磷光光谱法基本原理5.2分子荧光、磷光和化学结构的关系5.3影响光致发光的因素5.4分子荧光、磷光光谱仪5.5分子荧光、磷光光谱的应用5.6化学发光光谱法简介5.1分子荧光、磷光光谱法基本原理一、分子荧光、磷光光谱法概述分子发光①荧光fluorescence②磷光phosphorescence③化

2、学发光chemiluminescence→光致发光光致发光可表示为：MM*化学发光可表示为：A+BC+D*hν无辐射跃迁IfIphν分子荧光光度法、磷光光度法和化学发光法主要用于定量分析，灵敏度高，线性范围宽，用于测定痕量的无机物和有机物，一般可达ng·mL-1。但是，由于方法的高灵敏度，基体干扰严重。因此，发光法可作为液相色谱和毛细管电泳的检测器。和吸收光谱相比，分子发光除了在定量分析方面应用外，还在许多领域得到应用。总的来说，分子发光法的应用不如分子吸收光谱法，主要是能产生发光的物质较少。二、分子荧光、磷光的

3、产生1.分子的单重态和三重态根据保里原理，处于分子同一轨道的两个电子自旋方向相反，自旋量子数I分别为+1/2和-1/2，其代数和S=0（总自旋量子数）。自旋多重性2S+1=1，称单重态，用S（singlet）表示。大多数具有偶数电子的分子（氧分子例外）在室温下都处于单重基态S0，若受能量作用被激发，电子在跃迁过程中自旋方向保持不变为激发单重态。若电子跃迁过程中自旋方向发生改变，自旋多重性2S+1=3称为激发三重态，用T（triplet）表示。三重态又称亚稳态。第一激发态用S1或T1表示，以后类推。由洪特规则:平行

4、自旋比成对自旋稳定，ES1>ET1单重态分子具有抗磁性，三重态分子具有顺磁性。2.荧光、磷光的产生在室温下，大多数分子均处于基态的最低振动能级，当分子吸收特征辐射后可以跃迁至S1或S2中各个不同振动和转动能级产生吸收，通过无辐射跃迁，它们急剧（10-15s）降落到第一激发单重态的最低振动能级后再回到基态的各个振动能级时，以光的形式驰豫，所发出的光称为荧光（寿命为10-5～10-8s）。S1→S0属允许跃迁。因此，荧光光谱的形状和激发光的波长无关。处于三重态分子的能量低于相应单重态分子，但通常第一激发三重态的一个振

5、动能级几乎与第一激发单重态的最低振动能级的能量相同，因此，由第一激发单重态的最低振动能级有可能通过系间窜跃至第一激发三重态，在经过振动弛豫回到激发三重态的最低振动能级，然后以光的形式弛豫回到基态，发射磷光（寿命10-4～10s或更长）。T1→S0属禁阻跃迁，速度慢。∴激发光一旦停止，则荧光立即停止，而磷光还可持续一段时间。某些分子在跃迁至T1后，通过热激活有可能再回到S1的各个振动能级，然后再由S1的最低振动能级弛豫回基态而发射荧光，此称延迟荧光。以上荧光、磷光产生过程可用Jablonski图来说明。★5.2分子

6、荧光、磷光和化学结构的关系一、荧光量子产率（量子产率或荧光效率）φ===发射荧光的分子数激发分子总数发射光量子数吸收光量子数kfkf+∑kikf—荧光发射过程的速率常数。其大小主要取决于化学结构；∑ki—为其它有关过程的速率常数的总和。其大小主要取决于化学环境，同时与结构有关。二、荧光、磷光与有机化合物结构的关系1.荧光、磷光的产生是光致发光，目前，我们常用的激发光波长范围在紫外-可见光区，即200～800nm，且主要为紫外光。因此，产生荧光、磷光的有机化合物主要为不饱和共轭结构的分子。例如：苯环与双键的共轭体系

7、、酰基苯衍生物及杂环类衍生物等。2.大多数荧光物质在激发光照射下吸收能量，首先经历π→π*或n→π*产生激发态分子，经振动弛豫或其它无辐射跃迁，再发生π*→π或π*→n产生荧光。其中π*→π产生的荧光强度大于π*→n（∵π→π*的ε大）。但是在发生n→π*跃迁时，紧接着产生系间窜跃，最后从π*的T1态弛豫回π的S0态，产生较强的磷光。三、无几化合物的荧光除过渡元素的顺磁性原子会发生线状荧光光谱外，大多数无几盐类金属离子在溶液中不能产生荧光（无辐射跃迁）。但某些金属螯合物（配合物）却能产生很强的荧光。产生过程：①配

8、体吸收光能产生π→π*②配体将能量转移给金属离子导致d→d*或f→f*，③由d*→d或f*→f弛豫回低能级产生荧光。2,2‘-二羟基偶氮苯8-羟基喹啉★5.3影响光致发光的因素一、环境对光致发光的影响1.荧光强度（IF）与溶液浓度（c）的关系发射的荧光强度应正比于物质吸收的激发光的光强，即IF=K’(I0-I)又由比尔定律I0/I=10-εbc并代入上式得：IF=K’I0