(仪器分析）13.1基本的 原理.pptVIP

* 第十三章 分子发光分析法 13.1.1 分子荧光与磷光的产生过程 13.1.2 荧光光谱的基本特性 13.1.3 荧光的产生与分子结构关系 13.1.4 影响荧光强度的因素 第一节 分子荧光与磷光分析法的基本原理 Molecular luminescence analysis Basic principles of molecular fluorescence and phosphorescence * 概述 1. 分子发光类型 分子激发模式： 光致发光：荧光、磷光 化学能导致发光：化学发光 2. 分子发光分析的特点 （1）灵敏度高：比吸收光谱法高2~3个数量级； （2）选择性比较高：吸收普遍，吸光后并非都发光， 吸收波长与发射波长不尽相同 （3）试样量少，操作简便、线性范围宽 （4）在生物医学环境方面显示优越性（成像探针） * 13.1.1 分子荧光与磷光的产生过程 由分子结构理论，主要讨论荧光及磷光的产生机理。 1. 分子能级与跃迁 分子能级比原子能级复杂； 在每个电子能级上，都存在振动、转动能级； 基态(S0)→激发态(S1、S2、激发态振动能级)：吸收特定频率的辐射；量子化；跃迁一次到位； 激发态→基态：多种途径和方式(见能级图)；速度最快激发态寿命最短的途径占优势； 第一、第二、…电子激发单重态 S1 ，S2 ， … 。 第一、第二、…电子激发三重态 T1 ， T2 ， … 。 * 2.电子激发态的多重度 电子激发态的多重度：M = 2S + 1 S为电子自旋量子数的代数和(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； S0→T1 禁阻跃迁； 通过其他途径进入 (见能级图)； 进入的几率小。 * 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。 传递途径 辐射跃迁 荧光 延迟荧光 磷光 内转移 外转移 系间跨越 振动弛预 无辐射跃迁 激发态停留时间短、返回速度快的途径，发生的几率大，发光强度相对大； 荧光：10-7～10 -9 s,第一激发单重态最低振动能级→基态； 磷光：10-4～10s；第一激发三重态最低振动能级→基态。 * 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(多为 S1→ S0跃迁)，发射波长为 ??2的荧光； 10-7～10 -9 s 。 发射荧光的能量比分子吸收的小，波长长； ??2 ? 2 ? 1 ； 磷光发射： 电子由第一激发三重态的最低振动能级→基态(T1 → S0跃迁) S0 →激发→振动弛豫→内转移→系间跨越→振动弛豫→ T1 发光速度很慢： 10-4～100 s 。 光照停止后，可持续一段时间。 * 13.1.2 荧光光谱的基本特性 两个特征光谱：激发光谱和发射光谱。 同步荧光光谱和三维荧光光谱。 1.荧光光谱类型 （1）发射光谱（荧光光谱） 固定激发光波长(选最大激发波长)，化合物发射的荧光(或磷光强度)与发射光波长关系曲线。 * （2）激发光谱 固定测量波长(选最大发射波长)，化合物发射的荧光(磷光)强度与照射光波长的关系曲线 (图中曲线I) 激发光谱曲线的最高处，激发态分子最多，荧光强度最大。 * * （3）同步荧光光谱 采用同步扫描技术（两个单色器同步转动），同时记录所获得的谱图，称为同步荧光光谱。 * 同步扫描可采取三种方式进行： （1）固定波长差同步扫描法。保持激发波长和发射波长的波长差固定（??=?em–?ex=常数）。 （2）固定能量差同步扫描法。激发波长和发射波长之间保持一个恒定的波数差（波数差=常数）。 （3）可变波长（可变角）同步扫描法。使两单色器分别以不同速率进行扫描，即扫描过程中激发波长和发射波长的波长差是不固定的。 * 同步荧光光谱的特点： （1）同步扫描至激发光谱与发射光谱重叠波长处，才同时产生信号 。 （2）??的选择直接影响所得到的同步光谱的形状、带宽和信号强度。 （3）谱图简单，谱带窄，减小了谱图重叠现象和散射光的影响，提高了分析测定的选择性。 （4）损失了其他光谱带，提供的信息量减少 。 * (4) 三维荧光光谱