《仪器分析》第14章分子发光光谱法.pptVIP

;分子发光光谱法包括： 光致发光 分子荧光 分子磷光 化学发光 生物发光;1 荧光和磷光的基本机理 分子荧光与磷光的产生：; 对于大多数有机物分子，其电子数为偶数，净自旋之和为S＝0，即基态分子为单重态（M＝2S+1=1）。 分子处于激发态时，某个电子可能会改变自旋方向，即自旋平行，此时S＝1/2+1/2=1，分子处于这样的激发态为三重态，以T表示。由于自旋平行比自旋配对的状态更稳定，因此三重态能级比单重态略低。 根据光谱选律，分子直接被激发到三重态T1的概率比较小，因为是S0－T1禁阻跃迁。;分子的去激发过程 速率最快，激发态寿命最短的途径占优势。 振动驰豫－受激溶质分子向溶剂分子转移过剩的能量，以10-13s~10-11s的极快速度 荧光发射－以10-9s~10-7s左右的短时间内发射光量子回到基态的各振动能级;内部转换－激发能转化为热能。其速度取决于此过程所??含的两个能态之间的相对能量差。当两个电子能级非常靠近，以至其振动能级有重叠时，内部转换十分容易发生。如两个单重激发态或两个三重激发态的较低激发态的高振动能级常常与较高激发态的低振动能级重叠，重叠的地方两激发态能量一致，内部转换效率很高，速率很快，一般只需要10-13s~10-11s的时间。;外转换－激发态分子与溶剂和其它溶质分子之间的相互作用即能量转换过程。它是荧光和磷光的竞争过程，因此该过程使发光强度减弱甚至消失，这种现象称为“淬灭”或“熄灭”。 体系间跨越跃迁－受激分子从激发单重态转至能量较低的激发三重态。这一过程中分子的电子自旋倒转，多重性发生变化。与内部转换一样，如果两能态的振动能级重叠，这种跃迁的概率增大。;磷光发射－经过系间跨越后到达激发三重态，并经过迅速的振动驰豫到达第一激发三重态（T1）的最低振动能级上，从T1态分子经发射光返回基态称为磷光发射。磷光发射属于不同多重态之间的跃迁（ T1 － S0 ），是“禁阻”跃迁，因此磷光的寿命比荧光长得多，约为10-3s~10s。 由于分子结构和所处环境不同，各去激发过程的速率不同。如荧光发射过程较其它过程快，则可观察到荧光现象。;荧光的量子效率 发荧光的分子数与总的激发态分子数之比 ;荧光激发光谱和发射光谱 荧光激发光谱－固定发射波长，扫描激发波长得到的荧光强度－激发波长的关系曲线，反映了在某一固定发射波长下，不同激发波长激发的荧光的相对效率。激发光谱用于进行荧光测定时选择恰当的激发波长。 荧光发射光谱－固定激发波长，扫描发射波长得到的荧光强度－发射波长的关系曲线，反映了在某一固定激发波长下，不同波长处分子的相对发射强度。荧光光谱用于进行荧光测定时选择恰当的测定波长或滤光片。;同步荧光光谱－同时扫描激发和发射单色器波长的条件下，测绘光谱图，所得荧光强度-激发波长（或发射波长）曲线为同步荧光光谱。 固定波长同步扫描荧光法：??= ?em -?ex不变 固定能量同步扫描荧光法：??= (1/?ex -1/?em)不变 可变波长同步扫描荧光法：两个单色器以不同的速率扫描 特点：光谱简化，谱带窄化，减小光谱重叠，减小散射光的影响，选择性提高，但损失其他光谱带含有的信息;并四苯的激发光谱和发射光谱（a） 同步荧光光谱??=3nm（b）;三维荧光光谱－20世纪80年代发展起来，以荧光强度为激发波长和发射波长的函数得到的光谱图，也称为总发光光谱，等高线光谱等。 三维曲线光谱图 平面显示的等强度线光谱图 特点：提高完整的光谱信息，可作为光谱指纹技术用于环境检测和法庭试样的判证。;（a）蒽和萘的三维荧光光谱图 （b）8-羟基苯芘的等强度光谱图;荧光光谱的特征 斯托克斯（Stokes）位移：在溶液中，荧光发射波长总是比其相应的吸收（激发）光谱的波长长，该现象是1852年由Stokes发现，因此称为Stokes位移。这种位移反映了荧光激发与发射间产生的能量损失（来源于振动驰豫和溶剂的分子的驰豫作用）。 镜像对称规则：吸收光谱形状表明了第一激发态的振动能级结构，荧光光谱形状取决于基态中各振动能级的分布情况。一般基态中振动能级与第一激发态振动能级分布是类似的，因此荧光光谱的形状和吸收光谱极为相似。;苝的苯溶液的荧光光谱和吸收光谱;荧光光谱的特征 荧光发射光谱的形状与激发波长的选择无关： 荧光物质发射荧光的特性之一是不管引起物质分子激发的波长是?1还是?2，荧光的波长都是?3。 这是由于荧光分子无论被激发到哪一个激发态，处于激发态的分子经振动驰豫即内转换等过程最终回到第一激发态的最低振动能级上，而分子荧光的发射总是从该能级跃迁到基态的各振动能级上，因此其形状与激发波长无关。 反映在光谱图上就是具有一个吸收带和两个吸收带的不同物质，一般都