吉林大学《仪器分析》10-分子发光光谱法.pptVIP

第十章 分子发光光谱法 Molecular Luminescence Analysis 分子发光法研究高能态分子释放能量回到基态时所发生的光辐射，包括：光致发光（分子荧光和分子磷光）、化学发光、生物发光和电化学发光等 。 分子荧光 分子受激后，由第一激发态单重态回到基态的任一振动能级伴随的光辐射； 分子磷光 分子受激后，由第一激发态三重态回到基态的任一振动能级伴随的光辐射； 化学发光 由化学反应所释放的化学能激发体系中的某物质分子，当分子受激跃迁回到基态产生的光辐射。 生物发光 化学发光反应存在于生物体。 电化学发光 靠电极过程诱发溶液的化学发光。 一、分子荧光的产生 分子吸收了电磁辐射后处于激发态，激发态分子经历一个碰撞及发射的去激发过程。 10.1 分子荧光光谱法 1. 分子能级与跃迁 分子能级比原子能级复杂； 每个电子能级上，都存在振动、转动能级；基态(S0)→激发态(S1、S2、激发态振动能级)； 激发态→基态：多种途径和方式， 速度最快、激发态寿命最短的途径占优势。 单重态： 所有电子自旋都配对的分子的电子态，用“S”表示。第一、第二、…电子激发单重态 S1、S2… 三重态： 在激发态分子中，两个价电子自旋平行的电子态，用“T”表示。 第一、第二、…电子激发三重态 T1、T2 … 荧光发射：处于激发单重态S1的最低振动能级的分子返回基态的过程中产生。荧光发射过程约10-8s，荧光特征波长比吸收波长要长。 磷光发射：从第一激发三重态T1态分子回到基态的过程中产生，需要时间10-4 ~ 10 s。 荧光与磷光的根本区别： 荧光是由激发单重态最低振动能级至基态各振动能级间的跃迁产生的； 磷光是由激发三重态最低振动能级至基态各振动能级间的跃迁产生的。 ⒉ 荧光的激发光谱与发射光谱 荧光（磷光）：光致发光，辐射光波长如何选择？ ⑴ 荧光（磷光）的激发光谱与发射光谱 分子对光的吸收具有选择性，激发光谱和发射光谱是荧光物质的基本特征。 Δ 绘制激发光谱曲线时，固定测量波长为荧光（磷光）最大发射波长 ?em，改变激发波长 ?ex，根据所测得荧光发射强度与激发波长的关系，可绘制激发光谱曲线。 Δ 固定激发光波长为最大激发光波长 ? ex，测量不同的波长所发射的荧光（磷光）强度时，使激发波长和强度保持不变，改变发射光波长 ? em ，可绘制荧光（磷光）光谱曲线。 荧光强度 nm 激发光谱和发射光谱可用于鉴别荧光物质，也是选择? ex和 ? em的依据。 二、荧光强度、荧光量子产率 ⒈ 荧光强度 在一定条件下，仪器所测得荧光物质发射的荧光大小。 IF = φ ( I0 - I ) = φ(I0 - I0e-εb c ) = 2.303φI0kC = kC ⒉ 荧光量子产率 三、荧光与分子结构的关系 跃迁类型：大多数荧光化合物都发生?*→?或?*→n的跃迁，其中?*→?荧光效率高。 荧光物质具有如下特征： ⑴ 具有大的共轭双键结构；⑵ 具有刚性平面结构； ⑶ 取代基团为给电子基团。 四、影响荧光强度的因素 1. 溶剂的影响 溶剂的极性增强，强度增大。 2. 温度的影响 升高温度，荧光效率降低。 3. 溶液pH pH≈1，有荧光；pH≈13，无荧光 五、荧光分析仪器 荧光分析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。 ⑴ 光源：高压汞灯和氙弧灯（最广泛的光源，可发射200~800 nm）。 ⑵ 单色器 采用两个光栅单色器，既可获得激发光谱，又可获得荧光光谱。 ⑶ 样品池 ⑷ 检测器：光电倍增管。 六、荧光分析方法与应用 ⒈ 特点 ⑴ 灵敏度高：比UV-Vis高2~4个数量级； ⑵ 检测限：一般在10-5~10-8 mol/L； ⑶ 选择性强：可依据特征发射、又可根据特征吸收光谱； ⑷ 试样量少 缺点：应用范围窄。 ⒉ 定量分析法 ⑴ 标准曲线法； ⑵ 比较法：标样和试样的荧光强度比较。 ⒊ 荧光分析法的应用 ⑴ 无机化合物的分析：可测量约60多种元素。 ⑵ 生物与有机化合物的分析 4. 磷光分析法的应用 ⑴ 稠环芳烃；⑵ 农药、植物