仪器分析-分子发光分析法.ppt

第五章 分子发光分析法 （molecular luminescence analysis） 第一节荧光分析法（fluorescence） 第二节磷光分析法（phosphorescence） 第三节化学发光分析法（chemiluminescence） 第一节荧光分析法（fluorescence） 一、分子发射光谱与分子能级结构 吸光 无辐射跃迁 系间跨越 单重线态 t1三重线态 荧光 磷光 s0 s1 s2 振动弛豫 内部转换 1.1 概述 二、分子吸收光谱与分子荧光光谱 吸光 荧光 250300350400450 蒽乙醇溶液吸收和荧光光谱 相对强度 300 400 500 相对强度 荧光光谱与吸收光谱镜像对称 荧光光谱较吸收光谱简单 硫酸奎宁在稀硫酸中的荧光光谱与吸收光谱 三、荧光量子产率（荧光效率） 发荧光的两个必要条件 分子能吸收光子而跃迁至激发态 激发态分子能以光的形式释放能量 荧光效率（f）= 发出光子数 吸收光子数 如果一个分子将吸收的光子全部释 放，则其量子产率为100%。 化合物 荧光效率溶剂 荧光素0.92（0.1mnaoh） 曙红0.19（ 0.1mnaoh） 罗丹明b0.97（乙醇） 蒽0.31（己烷） 核黄素0.26（水，ph7） 菲0.10（乙醇） 萘0.12（乙醇） 酚0.22（水） 叶绿素0.32（苯） 某些化合物的荧光效率 四、量子产率与分子结构 荧光通常发生在具有刚性结构和平面结构的- 电子共轭体系分子中，任何有利于提高-电子共轭 度的结构改变，都将提高荧光量子产率，或使荧光 波长向长波长方向移动。 化合物荧光效率平均波长 苯0.07283 联苯0.18316 对联三苯0.93342 化合物荧光效率平均波长 苯0.07283 萘0.23334 蒽0.36402 苯0.07283 甲苯0.17285 乙苯0.18286 五、荧光分析的特点 1、灵敏度高 2、选择性好 3、仪器简单 4、应用范围广 1.2荧光定量分析基础 if = fia= f ( io-i ) if : 荧光强度 ia : 所吸收的辐射强度； f ：荧光效率 一、荧光强度与浓度 将指数展开： 如果吸光度a 紫外-可见吸收光谱光源 激光诱导荧光 laser induced fluorescence 低压汞灯：254 nm 2、单色器 滤光片 棱镜 光栅 400 500600 nm relative fl intensity ex em wavelength / stocks 位移 标准1 样品2 wavelength / if 荧光光谱 if1 1a1 if2 2a2 = 量子产率的测定 1a1 if1 2a2 if2 = 奎宁在0.1m的硫酸中荧光量子产率 的绝对值为0.55。 荧光分析的缺点散射光影响 磷光分析的仪器 光源 检测器 贝克勒耳圆盘 第二节 磷光分析法 基本原理 磷光是分子从亚稳的三重态跃迁至基态时所产生的辐射 特点：（1）磷光辐射的波长比荧光长，这是因为分子 的t1态能量比s1态低； （2）磷光的寿命比荧光长。由于荧光是s1-s0跃迁产 生的，这种跃迁是自旋许可的跃迁，s1态的辐射寿命通 常在10-710-9s；磷光是t1s0跃迁产生的，这种跃迁 是自旋禁阻的跃迁，其速率常数要小得多，因而寿命要 长，大约在10-410s； （3）磷光的寿命和辐射强度对于重原子和顺磁性离子 是极其敏感的。 当磷光物质的浓度很小时， 磷光强度与浓度成正比,即： ip :磷光强度 io : 激发光强度； p ：磷光效率 低温磷光分析 固体基质室温磷光分析 胶束增稳的溶液室温磷光分析 敏化溶液室温磷光分析 磷光分析的缺点仪器复杂，需要固体基质或保护 分析物（能量给予体） s1 激发 s0 能量受体 t1 s0 t1 敏化磷光跃迁示意图 化学发光分析的仪器 记录器 第三节化学发光分析法 基本原理 某些物质在进行化学反应时，由于 吸收了反应时产生的化学能，而使反应 产物分子激发至激发态，受激分子由激 发态回到基态时，便发出一定波长的光 这种吸收化学能使分子发光的过程 称为化学发光。利用化学发光反应而建 立起来的分析方法称为化学发光分析法 化学发光也发生于生命体系，这种 发光专称为生物发光。 cl= 发射的光子数 参加反应的分子数 = r f r = 激发态分子数 参加反应的分子数 f = 发射的光子数 激发态分子数 生成激发态分子的 化学效率 激发态分子的发光效率 化学发光效率： icl (t) = dc dt cl 化学发光反应的发光强度以单位时间内发射 的光子数表示，它与化学发光反应的速率有关。 由于化学发光的强度随时间和反应物消耗的 变化逐渐减小，如果反应是一级动力学反应，t 时刻的icl(t)与该时刻分析物浓度成正比，即化 学发光峰值强度与分析物浓度成线性关系 另一种分析方法是利用总发光强度与分析物 浓度的定量关系。就是在一定时间间隔里对化学 发光强度进行积分。 化学发光反应的类型 1、直接化学发光和间接化学发光 2、气相化学发光和液相化学发光 直接 a + b c* + d c* c + hv 间接 a + b c* + d c* + f f* + e f* f + hv 气相：主要有o3、no 、s的化学发光反应， 可用于监测空气中的 o3、no、no2、h2s、 so2和co等。 液相：用于这