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单线态和三线态ppt课件

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单线态和三线态ppt课件_第1页
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有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境光谱分析原子光谱原子吸收原子发射原子荧光分子光谱分子吸收紫外-可见光谱红外光谱分子发光1有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境第二章 分子发光分析分子吸收能量激发为激发态释放出能量基态电能化学能光能称为“发光”光的形式释放荧光磷光分子发光光致发光化学发光辐射跃迁非辐射跃迁以热的形式释放2有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境 分子荧光分析法一、基本原理(一)荧光和磷光的产生 从分子结构理论来讨论分子中电子的能量状态电子所处的能级振动能级转动能级电子的多重态J=2S+1S:为各电子自旋量子数的代数和S=0, J=1 单重态S表示(所有电子都是自旋配对的)S=1, J=3三重态 T表示大多数基态分子都处于单重态电子在跃迁过程中伴随着自旋方向的变化(自旋平行)3有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。

基态单重态S 激发态单重态S 激发态三重态T 激发单重态S与激发三重态T的不同点: S是抗磁分子,T是顺磁分子 tS = 10-8s, tT = 10-41s;(发光速度很慢) 基态单重态到激发单重态的激发为允许跃迁, 基态单重态到激发三重态的激发为禁阻跃迁; 激发三重态的能量较激发单重态的能量低4有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境其中S0、S1和S2分别表示分子的基态、第一和第二电子激发的单重态T1和T2则分别表示分子的第一和第二电子激发的三重态V=0、1、2、3、表示基态和激发态的振动能级 2分子内的光物理过程 5有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境S0S1S2T1吸光1吸光2振动弛豫:在同一电子能级中,电子由高振动能级转至低振动能级,而将多余的能量以热 的形式发出发生振动弛豫的时间为10-12s数量级非辐射能量传递过程;6有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。

S0S1S2T1吸光1吸光2内转移: 当两个电子能级非常靠近以至其振动能级有重 叠时, 常发生电子由高能级以无辐射跃迁方式转移至低能级S1 转移 S2)7有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境S0S1S2T1吸光1吸光2荧光3系间窜跃: 指不同多重态间的无辐射跃迁, 例如S1T1就是一种系间窜跃 通常,发生系间窜跃时,电子由S1的较低振动能级转移至T1的较高振动能级处8有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境辐射能量传递过程荧光发射:电子由第一激发单重态的最低振动能级基态 S0S1S2T1吸光1吸光2荧光3荧光得到最大波长为3的荧光由图可见,发射荧光的能量比分子吸收的能量小 3 2 19有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境磷光发射: 电子由基态单重态激发至第一激发三重态的几率很小,因为这是禁阻跃迁。

但是,由第一激发单重态的最低振动能级,有可能以系间窜跃方式转至第一激发三重态,再经过振动驰豫,转至其最低振动能级,由此激发态跃回至基态时,便发射磷光, 这个跃迁过程(T1S0)也是自旋禁阻的,其发光速率较慢,约为10-4-10s因此,这种跃迁所发射的光,在光照停止后,仍可持续一段时间S0S1S2T1吸光1吸光2荧光3磷光磷光10有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境外转移 指激发分子与溶剂分子或其它溶质分子的相互作用及能量转移,使荧光或磷光强度减弱甚至消失这一现象称为“熄灭”或“猝灭”荧光与磷光的根本区别:磷光是由激发三重态最低振动能层至基态荧光是由激发单重态最低振动能层至基态区别11有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境二)荧光的激发光谱和发射光谱激发光谱:(ex)以不同波长的入射光激发荧光物质,在荧光最强的波长处测量荧光强度即以激发光波长为横坐标,以荧光强度为纵坐标绘制曲线即可得到激发光谱曲线。

发射光谱:(em)固定激发光波长(最大)然后测定不同的波长时所发射的荧光强度即可绘制荧光发射光谱曲线12有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境在荧光的产生过程中,由于存在各种形式的无辐射跃迁,损失能量,所以它们的最大发射波长都向长波方向移动,以磷光波长的移动最多,而且它的强度也相对较弱13有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境14有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境激发光谱与发射光谱的关系a. Stokes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,但均回到第一激发单重态的最低振动能级再跃迁回到基态,产生波长一定的荧光c. 镜像规则 通常荧光发射光谱与它的吸收光谱(与激发光谱形状一样)成镜像对称关系。

15有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境三)荧光的影响因素分子产生荧光必须具备两个条件: 分子必须具有与所照射的辐射频率(紫外-可见光)相适应的结构(共轭双键),才能吸收激发光;吸收了与其本身特征频率相同的能量之后,必须具有一定的荧光量子产率16有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境1.荧光效率它表示物质发射荧光的能力,通常用下式表示荧光效率越高;物质发射荧光越强kf为荧光发射过程的速率常数(与化学结构有关)ki为其它有关过程的速率常数的总和(化学环境)凡使kf 值升高而使ki值降低的因素,都可增强荧光17有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境2.荧光与有机化合物结构的关系(1)跃迁类型实验证明,对于大多数荧光物质,首先经历激发,然后经过振动弛豫或其他无辐射跃迁,再发生跃迁而得到荧光。

2)共轭效应实验证明,容易实现激发的芳香族化合物容易发生荧光,增加体系的共轭度荧光效率一般也将增大,主要是由于增大荧光物质的摩尔吸光系数,有利于产生更多的激发态分子18有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境3) 刚性平面结构实验发现,多数具有刚性平面结构的有机分子具有强烈的荧光因为这种结构可以减少分子的振动,使分子与溶剂或其它溶质分子的相互作用减少,也就减少了碰撞去活的可能性19有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境4)取代基效应芳环上取代基给电子基团,荧光增强(-OH、-OR、-CN、-NH2)产生了p-共轭作用,增强了电子共轭程度,使最低激发单重态与基态之间的跃迁几率增大吸电子基团减弱甚至会猝灭荧光如-COOH、-NO、-C O、卤素卤素取代基随原子序数的增加而荧光降低在重原子中,能级之间的交叉现象比 较严重,因此容易发生自旋轨道的相互作用,增加了由单重态转化为三重态的速率20有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。

3.金属螯合物的荧光大多数无机盐类金属离子,在溶液中只能发生无辐射跃迁,因而不产生荧光不少有机化合物虽然具有共轭双键,但由于不是刚性结构,分子处于非同一平面,因而不发生荧光但是,若这些化合物和金属离子形成螯合物,随着分子的刚性增强,平面结构的增大,常会发生荧光21有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境22有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境 同一种荧光物质溶于不同溶剂,其荧光光谱的位置和强度可能有明显不同 4溶剂效应 一般情况下,随着溶剂的极性的增加,荧光物质的* 跃迁几率增加,荧光强度将增强,荧光波长也发生红移 5 温度的影响 一般说来,大多数荧光物质的溶液随着温度的降低,荧光效率和荧光强度将增加如荧光素的乙醇溶液在0以下每降低10 ,荧光效率增加3%,冷至-80时,荧光效率为100%23有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。

四)溶液的荧光(或磷光)强度1.荧光强度与溶液浓度的关系 荧光强度If正比于吸收的光量Ia与荧光量子产率If =Ia式中为荧光量子效率,又根据Beer定律A=-lgI/I0I=I0.10-AIa=I0-I=I0(1-10-A)I0和I分别是入射光强度和透射光强度代入上式得If=I0(1-10-kbc)24有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境整理得:If=2.3I0kbc当入射光强度I0和b一定时,上式为:If=Kc即荧光强度与荧光物质的浓度成之正比, 但这种线性关系只有在极稀的溶液中, 当 kbc0.05时才成立 对于较浓溶液,由于猝灭现象和自吸收等原因,使荧光强度和浓度不呈线性关系25有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境2 、影响荧光强度的环境因素因素溶剂一般溶剂效应折射率和介电常数的影响特殊溶剂效应荧光体和溶剂分子间的特殊化学作用如氢键的生成同一种荧光物质在不同的溶剂中的荧光光谱不同温度温度上升使荧光强度下降内部能量转化作用增大碰撞频率增加,使外转换的几率增加酸度化合物所处状态不同电子构型上有所不同荧光强度和荧光光谱不同26有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。

27有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创。

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