《《分子发光分析j》ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《分子发光分析j》ppt课件（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2019/2/28,第十二章 分子发光分析法,一、分子荧光与磷光产生过程 luminescence process of molecular fluorescence and phosphorescence 二、激发光谱与荧光光谱 excitation spectrum and fluore-scence spectrum 三、荧光的产生与分子结构的关系 relation between fluorescence and molecular structure 四、影响荧光强度的因素 influenced factor of fluorescence,第一节 分子荧光与磷光,molecular
2、 luminescence analysis,molecular fluorescence and phosphorescence,2019/2/28,一、荧光与磷光的产生过程 luminescence process of molecular fluorescence and phosphorescence,基态（S0）激发态（S1、S2、激发态振动能级）吸收特定频率的辐射； 激发态 基态：多种途径和方式（P344能级图）速度最快、激发态寿命最短的途径占优势。,1. 分子能级与跃迁,2019/2/28,2. 电子激发态的多重性,电子激发态的多重性：M = 2S + 1 ，S 为电子自旋量子数
3、的代数和（0或1）； 平行自旋比成对自旋稳定（洪特规则），三重态能级比相应单重态能级低；大多数有机分子的基态处于单重态；,2019/2/28,3. 激发态 基态的能量传递途径,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。,2019/2/28,2019/2/28,振动弛豫：激发态分子由同一电子能级中的较高振动能级转至较低振动能级的过程，其速率极快，约10-14-10-12s。 内转换：相同多重态的两个电子能级间，由高能级回到低能级的分子内过程，取决于两能级的能量差，约10-13-10-11s。 外转换：激发态分子与溶剂与其他溶质相互作用、能量转换而使荧
4、光 （或磷光）减弱甚至消失的过程。 系间窜跃： 激发态分子的电子自旋发生倒转而使分子的多重态发生变化的过程，其速率极慢，约10-6-10-2s。,无辐射跃迁,2019/2/28,荧光：受光激发的分子从第一激发单重态的最低振动能级回到基态所发出的辐射。多为 S1 S0跃迁 寿命为10-7 10 -9s，由于是相同多重态之间的跃迁，跃迁几率大，速度快。 磷光： 从第一激发三重态的最低振动能级回到基态所发出的辐射。 T1 S0 跃迁 磷光寿命为10-4 10s，由于磷光的产生伴随自旋多重态的改变，辐射速度远小于荧光。,辐射跃迁:,2019/2/28,2019/2/28,二、激发光谱与荧光（磷光）光谱
5、 excitation spectrum and fluorescence spectrum,任何荧光物质都具有两个特征光谱：激发光谱和发射光谱。 1. 激发光谱曲线 如果将激发光的光源用单色器分光，测定不同波长激发光照射下荧光强度的变化，以激发波长为横坐标，荧光强度为纵坐标作图，便可得到荧光物质的激发光谱。（图中红线）。 2. 荧光（磷光）光谱曲线 固定激发光波长和强度，而让物质发出的荧光通过单色器测定不同波长的荧光强度。以荧光的波长为横坐标，荧光强度为纵坐标作图，便得发射光谱。 （图中蓝线或绿线）。,2019/2/28,2019/2/28,3. 激发光谱与发射光谱的关系,a. Stokes
6、位移 激发光谱与发射光谱之间的波长差值。发射光谱的波长比激发光谱的长，振动弛豫消耗了部分能量。 b. 发射光谱的形状与激发波长无关 电子跃迁到不同激发态能级，吸收不同波长的能量（如能级图 2， 1），产生不同吸收带，但都是回到第一激发单重态的最低振动能级再跃迁回基态，产生波长一定的荧光，无论用=250和350nm作激发光源，所得发射光谱形状和峰的位置都是相同的。 c. 镜像规则 通常荧光发射光谱与它的吸收光谱成镜像对称关系。,2019/2/28,2019/2/28,200,250,300,350,400,450,500,荧光激发光谱,荧光发射光谱,nm,蒽的激发光谱和荧光光谱,2019/2/2
7、8,三、荧光的产生与分子结构的关系 relation between fluorescence and molecular structure,1. 分子产生荧光必须具备的条件 （1）具有能吸收一定频率紫外光的特定结构； （2）具有一定的荧光量子产率。,荧光量子产率与激发态能量释放各过程的速率常数有关，如外转换过程速度快，则不出现荧光发射。,荧光量子产率（）：,2019/2/28,2. 化合物的结构与荧光,（1）跃迁类型：* 的荧光效率高，系间窜跃过程的速率常数小，有利于荧光的产生； （2）共轭效应：提高共轭度有利于增加荧光效率并产生红移. （3）刚性平面结构：可降低分子振动，减少与溶剂的相互
8、作用，故具有很强的荧光。如荧光素和酚酞有相似结构，荧光素有很强的荧光，酚酞却没有。,（4）取代基效应：芳环上有给电子基团，使荧光增强。卤原子取代会产生重原子效应，荧光减弱。,2019/2/28,2019/2/28,四、影响荧光强度的因素 influenced factor of fluorescence,1. 溶剂的影响 除一般溶剂效应外，溶剂的极性、氢键、配位键的形成都将使化合物的荧光发生变化； 2. 温度的影响 温度改变并不影响辐射过程，但非辐射去活的效率将随温度升高而增强，因此当温度升高时荧光强度通常会下降； 3. 溶液pH 对酸碱化合物，溶液pH的影响较大，需要严格控制；,2019/2
9、/28,4. 内滤光作用和自吸现象,内滤光作用：溶液中含有能吸收激发光或荧光物质发射的荧光的物质，如色胺酸中的重铬酸钾； 自吸现象：化合物的荧光发射光谱的短波长端与其吸收光谱的长波长端重叠，产生自吸收；如蒽化合物。,2019/2/28,5. 荧光的熄灭（猝灭或淬灭）,荧光分子与溶剂分子或其它溶质分子的相互作用，引起荧光强度降低的现象称为荧光熄灭（猝灭）。导致荧光熄灭的主要类型：碰撞熄灭、氧的熄灭、自熄灭和自吸收等。 因此，在低浓度时，荧光强度与物质的浓度呈直线关系；当高浓度时，由于自熄灭和自吸收等原因，使荧光强度与分子浓度不呈线性关系。,2019/2/28,内容选择,第一节 分子荧光和磷光 m
10、olecular fluorescence and phosphorescence 第二节 分子荧光和磷光分析法 molecular fluorescence and phosphorescence analysis 第三节 化学发光分析 chemiluminescence analysis,2019/2/28,第十二章 分子发光分析法,一、 仪器与结构流程 instrument and general process 二、 荧光分析法和应用 fluorescence analysis and application 三、 磷光分析法的应用 phosphorescence analysis a
11、nd application,第二节 分子荧光与磷光分析法,molecular luminescence analysis,molecular fluorescence and phosphorescence analysis,2019/2/28,日立 F2500型分子荧光仪,2019/2/28,一、仪器与结构流程,测量荧光的仪器主要由四个部分组成：激发光源、样品池、双单色器系统、检测器。 特殊点：有两个单色器，光源与检测器通常成直角。,单色器：选择激发光波长的第一单色器和选择发射光(测量)波长的第二单色器 光源：高压汞灯、氙弧灯及染料激光器； 检测器：光电倍增管。,2019/2/28,仪 器
12、 光 路 图,2019/2/28,同步扫描技术,根据激发和发射单色器在扫描过程中彼此间所保持的关系，同步扫描可分为固定波长差（）和固定能量差及可变波长三种；,同步扫描技术可简化光谱，谱带变窄，减少光谱重叠，提高分辨率； 如右图所示。 合适的可减少光谱重叠；酪氨酸和色氨酸的荧光激发光谱相似，发射光谱严重重叠，但60nm时，只显示色氨酸的特征光谱，实现分别测定。,2019/2/28,可获得三维光谱图的仪器,可获得激发光谱与发射光谱同时变化时的荧(磷)光光谱图,2019/2/28,磷光检测,荧光计上配上磷光测量附件即可对磷光进行测量。在有荧光发射的同时测量磷光。,测量方法： （1）通常借助于荧光和磷
13、光寿命的差别，采用磷光镜的装置将荧光隔开。 （2）采用脉冲光源和可控检测及时间分辨技术。,2019/2/28,二、荧光分析方法与应用 fluorescence analysis and application,1. 特点 （1）灵敏度高 比紫外可见分光光度法高24个数量级； 检测下限低：0.10.1g/L。 （2）选择性强 既可依据特征发射光谱，又可根据特征激发光谱； （3）试样量少 缺点：应用范围小。,2019/2/28,2. 定量依据与方法,（1）定量依据 荧光强度 If正比于吸收的光强Ia和荧光量子效率 ： If = Ia 由朗伯比耳定律： Ia = I0(110- l c ) If =
14、 I0(110- l c ) = I0(1e-2.3 l c ) 浓度很低时，将括号内项近似处理后： If = 2.3 I0 l c = Kc,2019/2/28,（2）定量方法,标准曲线法： 配制一系列标准浓度试样测定荧光强度，绘制标准曲线，再在相同条件下测量未知试样的荧光强度，在标准曲线上求出浓度。 比较法： 在线性范围内，测定标样和试样的荧光强度，进行比较。,2019/2/28,3. 荧光分析法的应用,（1）无机化合物的分析 与有机试剂形成配合物后测量；可测量约60多种元素。 铍、铝、硼、镓、硒、镁、稀土常采用荧光分析法； 氟、硫、铁、银、钴、镍采用荧光熄灭法测定； 铜、铍、铁、钴、锇及
15、过氧化氢采用催化荧光法测定； 铬、铌、铀、碲采用低温荧光法测定； 铈、铕、锑、钒、铀采用固体荧光法测定 （2）生物与有机化合物的分析 见下表,2019/2/28,2019/2/28,2019/2/28,三、磷光分析法的应用 phosphorescence analysis and application,1. 稠环芳烃分析 采取固体表面室温磷光分析法，快速灵敏测定稠环芳烃和杂环化合物（致癌物质）；见下页表 2. 农药、生物碱、植物生长激素的分析 烟碱、降烟碱、新烟碱等分析； 3. 药物分析和临床分析 见下页表,2019/2/28,2019/2/28,2019/2/28,内容选择,第一节 分子荧
16、光和磷光 molecular fluorescence and phosphorescence 第二节 分子荧光和磷光分析法 molecular fluorescence and phosphorescence analysis 第三节 化学发光分析 chemiluminescence analysis,2019/2/28,第十二章 分子发光分析法,一、基本原理 Principle of CL 二、化学发光分析的特点 Characters of CL 三 装置与技术 instrument and technology of CL,第三节 化学发光分析法,molecular luminescence analysis,chemiluminescence analysis,2019/2/28,一、基本原理 principle of CL,1. 化学发光反应 在化学反应过程中，某些化合物接受能量而被激发，从激发态返回基态时，发
