分子发光分析法讲义PPT课件

.1，基态分子吸收一定能量，然后转移到此状态。当处于此状态的分子将辐射转移形式的能量释放回到基态时，就会发生分子发光。化学发光化学发光化学发光、电致发光、热释光光致发光、磷光光光光光致发光、荧光荧光荧光荧光荧光荧光荧光荧光发光、2，5-。第一，基本原理：(a)，分子荧光(磷光)产生：大多数分子在室温下处于基态的最小振动能量层。基态分子吸收能量(电、热、化学能或光能)，然后刺激到这里的状态。这里状态不稳定，很快就会崩溃到基态。随着光子的辐射返回基态，这种现象称为发光。3、单一状态、此处单一状态、三重状态：4，激活过程：激发态的分子不稳定，可以通过辐射转移和非辐射转移等返回基态。从高能量状态到低能量状态的过程，以最快、最短的激发态寿命的路径为优势。5，6，消除激活过程：，在振动弛豫(VR)等能级内，在分子较高的振动动能级上，在相应电子状态下的最小振动能量级上的非辐射转移。速度非常高，可以在10-14-10-12s内完成。，内部变换(IC)表示同一多状态的两个电子状态之间(S2S1、S1S0)的非发射转移。两个电子水平非常接近，当振动水平重叠时，电子往往从高能级转移到无辐射的转移，转变到低能级。图中，S2的低振动层与S1的高振动层重叠，分子通过振动弛豫和内部转换返回到产生第一单一状态的最低振动能量水平，而不管发生单一状态的位置。7， 1 2 3，1，2，2，VR，1，VR，IC，isc，f，p，8，(3)，系统之间的跳跃(isc)表示处于不同状态的两个电子之间的非辐射转移。原包含两个自旋对的电子不再成对的这里电子自旋状态的变化，如S1T1。这种转移是阻塞之前。在含有中华原子(碘、溴等)的分子中，系统间转移最为常见。氧分子等顺磁性物质也存在于溶液中，会增加系统之间的交叉发生，减弱荧光。9，4，荧光发射分子在单激发态的最小振动能级上时，脱活化过程的一种形式是在大约10-9-10-6s的短时间内发射光子，返回基态。这个过程称为荧光发射。(单重量-单重量，静止10-9333410-6s)发出荧光的能量小于分子吸收的能量。也就是说，荧光的特征波长比吸收的特性波长长。注：基态也有振动弛豫转移。3 1或2不管电子开始被认为是什么高能级，最终只发射波长为3的荧光。10，(5)，磷光发射(Phosphorescence)发生从单个状态到三重分子体系的跳跃后，发生快速振动，到达三重状态的最小能量层，此时可以通过两种方法返回基态。系统间跳跃在10-410s左右的时间内，辐射转化为基态，产生磷光。由于这种转移而发出的光在光停止后还会维持一段时间。(三重-单重，静止10-4-10s，液氮冻结样品，磷光)荧光和磷光的根本区别：荧光是由单重-单重转变产生的，磷光是由三重-单重转变产生的。11、观察磷光现象时，样品用液氮加强了三重态和基态之间的振动耦合，因为a .三重态和基态之间的能量差小于最低激发态和基态之间的能量差；b .产生三重状态的寿命比产生单一状态的寿命长，因此与溶剂分子碰撞，失去这里能量的可能性很大，在室温条件下，没有观察到溶液的磷光。因此，在观察磷光现象时，要用液氮冻结样品，使碰撞活化和振动结合，使活性最小化？12， 1 2 3，1，2，2，VR，1，VR，IC，isc，f，p，13，(2)荧光的激发光谱和发射光谱1，激发光谱：荧光和磷光都是光亮度，因此必须选择适当的激发光波长。这将荧光(磷光)的最大发射波长确定为测量波长，改变激发光的波长，测量荧光强度的变化，测量激发波长为横向坐标，荧光强度为纵向坐标，相对强度为，萘的激发光谱荧光光谱磷光光谱，相对强度为，2。14，荧光或磷光光谱曲线：固定激发光波长测量为最大激发波长，然后测量从其他波长发射的荧光或磷光强度，将荧光的光波长映射为水平坐标，将荧光强度映射为垂直坐标，就可以获得荧光光谱(发射光谱)。15，2，激发和荧光光谱的特征：(1)荧光光谱的形状和与激发光波长无关的荧光物质吸收其他波长的激发光可以刺激到其他能量状态，通过振动弛豫和内部转换最终达到1激发单重态的最小振动能量水平，然后发出荧光。因此，蒽的激发光谱在250nm和350nm处有两个峰，但是不管用哪个峰的波长作为这里的光源，结果荧光光谱的形状和峰的位置都是相同的。16，(2)从荧光光谱与激发光谱的镜像关系可以看出，激发光谱与荧光光谱大体对称的a .荧光光谱(发射光谱)形状与基态S0振动能级的分布(即能量间隔条件)有关。b .激发光谱(吸收光谱)形状与激发态S1振动能级的分布有关。17，C.S0，S1状态下的振动能量水平分布类似(峰形相似)d .电子跃迁中原子核的相对位置根据普朗克康顿原理相似(近似)，在吸收光谱中，如果特定振动带的跃迁几率最高，那么在荧光发射光谱中，相对跃迁几率也应该最大(峰峰峰峰峰峰峰峰峰低峰低峰峰低峰)，18，(3)观察到荧光光谱波长em大于激发光谱波长ex stoks (Stokes)的现象，1852年首次观察到荧光光谱波长em大于激发光谱波长ex的现象(称为斯托克斯位移)。显示在这里发射和发射之间有一些能量损失。主要原因是这里状态的分子释放前后有振动缓解现象。19，例：的区分光谱的三个峰说明判断原理。20，(3)，荧光效率及其影响因素：1，分子生成荧光必须具备的条件： ，分子必须具有与发射的辐射频率相适应的结构，才能吸收这里的光；吸收与自身特性频率相同的能量后，特定荧光量子产率(荧光效率)，21，荧光效率，荧光效率越高，辐射转移的概率越大，物质发射荧光也越强。荧光效率也可以表示为各种转移的速度常数。Kf:表示荧光发射过程的速度常数主要取决于物质的化学结构。表示非辐射转移的速度常数之和主要取决于化学环境，也与化学结构有关。2，荧光效率，22，3，荧光效率影响因素： * 或 * 这里 *转移的荧光效率很高。原因：较大(比n大100-1000倍)，然后寿命约为10-7-10-9s(比n寿命短10-5-10-7s)，并且系统之间到三重状态的速度常数较小，因此有利于荧光发射，23，b，共轭效应：包含 *过渡能级的芳香化合物的荧光性最强。该系统的电子共轭程度越大，电子的离域性就越强，在这里更容易受到刺激，产生荧光，荧光光谱向长波方向移动。引起荧光的大部分物质都含有方向环或杂环。对苯化、对苯化和乙烯化提高苯的荧光强度，使荧光光谱红移。24，c，刚性平面结构：该结构减少分子的振动，减少分子与溶剂或其他溶质分子的相互作用，减少碰撞发生的可能性，有助于荧光生成。示例1: fluorescein具有强荧光，但酚酞具有减少分子振动的刚度。25，例2:芴和非苯在相同条件下具有约1.0和0.2的荧光效率。芴的甲基增强分子的刚性。此外，荧光染料吸附在固体表面时，经常增加荧光释放，这可以解释为由固体表面诱导分子结构的额外刚度。26，例3:刚度的影响可以解释螯合剂和m螯合时的荧光增强现象。没有荧光的铬蓝R(BBR)在形成铝和螯合物时具有荧光。27，d，置换效果：共轭体系对电子置换的增加和荧光增强(例如-oh，-NH2，-NR2，-or，-cn)。吸收电子置换，荧光减弱，甚至荧光猝灭(COOH，-no，-NO2，-c=o，卤离子等)。与电子系统相互作用的小取代(-SO3H，-NH3和烷基)对分子发光影响不大。中原子效应：将高原子数原子引入电子系统，往往会减少物质的荧光，增加磷光。28，重原子效应：即使使用含有重原子的溶剂，也会发生外部重原子效应，从而减弱磷光强化和荧光。卤素置换荧光等相对强度的氟苯10氯苯7溴苯5碘苯0原因：因为在原子数较高的原子中，电子自旋和轨道运动之间的相互作用更大，更有利于电子自旋的变化，系统间的跳跃增加，荧光减弱，磷光增加。29，环境因素：a，溶剂的极性：极性增加，对激发态产生更大的稳定作用，结果是物质的荧光波长变为红色，荧光强度增加。b，温度：辐射转换速度基本上不随温度变化。非辐射转移速度随着温度的增加而大大增加。因此，提高温度会增加辐射比转移的概率，降低荧光效率。c，pH:必须严格控制影响酸性、碱性取代基的存在型，pH。苯胺在pH=712时以分子形式存在，发蓝变为荧光，pH小于2，pH大于13时以离子形式存在，不发生荧光。d，表面活性剂：提高荧光效率e，顺磁性材料：降低荧光效率，如O2。30，(4)荧光强度与浓度的关系1，荧光强度If与吸收的光量Ia和荧光量子产率成正比。If=以Ia为基准的Beer规则：Ia=I0-It=I0(1-10-A)替代：if=i0 (1-10-a)=i0 (1)If=Kc与荧光强度和荧光物质浓度成正比。31，2，高浓度超出线性关系的因素：a。如果浓度较大，无法满足a 0.05，则公式近似处理误差较大(a=104，b=1.0由c=5.010-6 mol/l取代)c-自爆 C .磁吸收发生在与荧光发射波长相同的化合物的吸收峰重叠时，并在荧光通过溶液时吸收部分。32，3，影响荧光强度的因素：内部过滤作用和自吸收现象：如果溶液中存在吸收由这里或荧光物质释放的光能的物质，荧光就会减弱。荧光物质的荧光发射光谱的短波长一端与该物质的吸收光谱的长波长端重叠，在溶液浓度较大的情况下，部分荧光发射会自行吸收，产生“自吸收”现象，减少溶液的荧光强度。33，荧光猝灭(荧光猝灭):从广义上说，无论是能减少物质荧光强度的任何作用，荧光强度与荧光物质浓度没有线性关系的作用，还是能减少荧光量子产率的任何作用，都是指荧光分子和溶剂分子或溶质分子之间发生的荧光强度下降的物理或化学作用过程。荧光猝灭剂：与荧光物质分子相互作用，荧光强度降低的物质。34，(1)。动态猝灭剂和荧光物质的激发态分子之间发生的相互作用过程(能量转移过程等)会产生瞬时激发态复合物(不释放荧光，或者荧光的发射特性不同于原始荧光物质)，从而产生荧光猝灭现象。动态猝灭效率受荧光物质激发态分子的寿命和猝灭剂浓度的限制。1-萘胺的荧光在碱性溶液中发生猝灭现象，但其吸收光谱没有变化，是动态猝灭的一个例子。35，(2)。静态猝灭剂和荧光物质分子在基态时发生配合反应，降低荧光物质的荧光强度。动态猝灭中荧光量子产率受光反应动力学控制，静态猝灭中荧光量子产率仅受基态配位作用的热力学控制。36，(3)。猝灭剂氧气，大部分荧光物质会产生不同程度的荧光猝灭现象。胺是大多数未取代芳烃的有效淬火剂。卤化合物、重金属离子、硝基化合物等也是常见的猝发剂。卤离子对奎宁有重要的淬火效果。但是有些物质没有淬火效果。这表明，猝灭剂和荧光物质分子之间的相互作用具有一定的选择性。37，(4)自身淬火：荧光物质浓度超过1g/L时，经常发生荧光的自身淬火(浓度淬火)现象。可能原因：a .荧光物质的吸收光谱和发射光谱大重叠时，更严重的荧光辐射的自吸收。b .荧光物质的激发态分子M*和基态分子M形成激发态的二聚体(M*M)。c .基态荧光物质分子的结合。荧光自猝灭是与浓度相关的效果，可以在荧光测定前稀释溶液，防止这种现象发生，或减少其影响。38，2，荧光分析器球图，39，1，与分光光度计的差异：，荧光分析仪具采用垂直测量方法；荧光分析装置有两个单色仪。一个放在液体罐前面，单色仪用来获得更好的激发光。另一种是用放置在液体罐和探测器之间的单色释放器分辨波长的荧光。2、仪器部分介绍：光源激发单色液体槽发射单色仪，40，此处光源角色：提供连续辐射，此处采样要求：光源(I0)足够强度；强度与波长无关：卤素灯、高压汞灯、氙弧灯。这里单色仪-作用：用于选择这里灯光的波长，41，样品池由石英制成，方形，矩形，圆形。低温测量时石英液罐大衣中含有液氮的透明石英真空瓶。单色释放器用于选择投射在探测器上的荧光波长。探测器荧光或磷光强度低时，探测器灵敏度必须高。光电管，光电倍增管，42，3，荧光分析方法和应用，1，标准曲线方法由已知标准物质和样品相同处理后的一系列标准溶液组成。测量标准液体的荧光强度，用荧光强度对标准浓度绘制标准曲线，然后根据试验液的荧光强度从标准曲线中得出样品的荧光物质含量。43，2。荧光分析的灵敏度：比吸光度法高得多，更适合低浓度物质的分子。这两种方法的灵敏度差异主要是因为与浓度相关的参数的测量方法不同。在光度学中，与浓度相关的参数a是I0/I的对数。测量低浓度液体时，必须能够检测到I，I0信号