分子发光分析法

1、2022-3-11Chapter 4分子分子发光分析法发光分析法Molecular Luminescence Analysis2022-3-12发光发光(luminescence)(luminescence)物质将吸收的外部能量转换成光辐射的过程物质将吸收的外部能量转换成光辐射的过程发光过程发光过程激发激发: :物质中的可激活系统在吸收外来的能量物质中的可激活系统在吸收外来的能量发射发射: :激活系统回复到较低能态而发射光子激活系统回复到较低能态而发射光子发光？发光？不讲不讲深深2022-3-13光致发光光致发光photoluminescence (简称简称PL) )2022-3-14光致发光

2、光致发光photoluminescence (简称简称PL)2022-3-15电致发光电致发光Electro Luminescent(Electro Luminescent(简称简称EL)EL)， 2022-3-16化学化学（反应）（反应）发光发光guihuo?特例特例2022-3-17生物发光生物发光同学再举同学再举例例2022-3-18阴极射线发光阴极射线发光总结总结2022-3-19光致发光光致发光 荧光荧光磷光磷光分子发光分子发光电致发光电致发光生物发光生物发光化学发光化学发光阴极射线发光阴极射线发光发光的类型发光的类型 在光谱学中的位置在光谱学中的位置2022-3-110光谱法分析法

3、原子吸收光谱法紫外可见吸收光谱法分子发光分析原子发射光谱法红外吸收光谱法原子光谱法分子光谱法原子质谱法 原子荧光光谱法拉曼散射光谱法核磁共振波谱法元素分析技术分子成分结构分析技术思考：分子思考：分子的总能量？的总能量？顺磁共振波谱法电子电子能级能级 分子的分子的振动转动能级振动转动能级核自旋及电核自旋及电子自旋能级子自旋能级进入正本进入正本2022-3-1114. 1 分子荧光分析的基本分子荧光分析的基本原理原理4. 2 分子荧光分析分子荧光分析仪器仪器4. 3 分子荧光分析分子荧光分析方法方法及其及其应用应用第四章第四章 分子分子发光发光分析法分析法（M F S、MPS） 2022-3-11

4、24. 1 分子荧光分析的基本原理分子荧光分析的基本原理一、荧光及磷光的产生一、荧光及磷光的产生二、荧光光谱（激发光谱与发射光谱）二、荧光光谱（激发光谱与发射光谱）三、荧光与分子结构的关系三、荧光与分子结构的关系四、影响荧光强度的环境因素四、影响荧光强度的环境因素2022-3-113分子能级：分子能级：分子内部各种运动状态所形成的能级结构。分子中电子能级、振动能级和转动能级示意图电电子子能能级级转转动动能能级级一、荧光及磷光的产生一、荧光及磷光的产生转转动动能能级级转转动动能能级级振动能级振动能级振动能级2022-3-114* *电子的多重态：电子的多重态：M M=2=2S S+1+1 S S

5、为电子自旋量子数的代数和为电子自旋量子数的代数和(0(0或或1)1)2022-3-115荧光和磷光体系能级图系间跨越2022-3-116S2S1S0T1吸吸收收发发射射荧荧光光发发射射磷磷光光系间跨越内转换振动弛豫能量l 2l 1l 3 外转换l 2T2内转换振动弛豫分子内的光物理过程(用能级图的形式表示分子荧光、分子磷光产生的历程)看出？看出？2022-3-117去活化辐射跃迁非辐射跃迁荧光磷光振动驰豫内转换外转换系间跨越荧光：荧光：电子由第一激发电子由第一激发单重态单重态的最低振动能级跃迁至的最低振动能级跃迁至 基态所发出的光。基态所发出的光。 1010-7-710 10 -9-9 s,

6、s,磷光：磷光：电子由第一激发电子由第一激发三重态三重态的最低振动能级跃迁至的最低振动能级跃迁至 基态所发出的光；基态所发出的光； 1010-4-410s10s；2022-3-118固定发射光波长固定发射光波长, , 测得的荧光测得的荧光( (磷磷光光) )强度与激发光波长的关系曲强度与激发光波长的关系曲线线 。二、荧光光谱二、荧光光谱fluorescence spectrum （激发光谱与发射光谱）（激发光谱与发射光谱）1 1、激发光谱、激发光谱excitation spectrum 2 2、发射光谱、发射光谱emission spectrum固定激发光波长固定激发光波长，测得的荧光，测得的

7、荧光( (或或磷光强度磷光强度) )与发射光波长得关系曲与发射光波长得关系曲线。线。更精更精细细2022-3-119蒽的乙醇溶液的吸收光谱和荧光发射光谱0000010102020303基态基态第二电子激发态第二电子激发态500 500 250 250 330 330 400 400 359nm:基态到第一激发态的跃迁 250nm:基态到第二激发态的跃迁荧光荧光 01230123关系？关系？2022-3-1201 1）波长比较）波长比较: : 激发激发发射发射 Stokes位移位移：发射光谱的波长比激发光谱的长。：发射光谱的波长比激发光谱的长。2 2）形状比较：）形状比较： 荧光光谱形状与激发波

8、长无关。荧光光谱形状与激发波长无关。3 3）镜像对称：）镜像对称： 荧光光谱与吸收光谱呈镜像对称关系。荧光光谱与吸收光谱呈镜像对称关系。3 3、激发光谱与发射光谱的关系、激发光谱与发射光谱的关系影响因影响因素素0000010102020303基态基态第二电子激发态第二电子激发态2022-3-121ki:其它有关过程 的速率常数物理意义：表示物质发射荧光的能力。物理意义：表示物质发射荧光的能力。iffPECISCICVRffkkkkkkkkkkf）吸收的光强（）荧光强度（吸收的光量子数发射的荧光量子数affII影响因素：影响因素：k kf f 由分子化学结构决定（内因）由分子化学结构决定（内因）

9、 k ki i由化学环境和化学结构决定由化学环境和化学结构决定 kf: 荧光发射过程 的速率常数三、荧光与分子结构的关系三、荧光与分子结构的关系1 1、荧光量子产率、荧光量子产率/ /荧光效率或量子效率荧光效率或量子效率2022-3-1221）跃迁类型：）跃迁类型： * 的荧光效率高，系间跨越过程的荧光效率高，系间跨越过程 的速率常数小，有利于荧光的产生的速率常数小，有利于荧光的产生2 2、化合物的结构与荧光、化合物的结构与荧光 振动弛豫激发 荧光 2）共轭效应：）共轭效应：提高共轭度有利于增加荧光效率并产提高共轭度有利于增加荧光效率并产 生红移生红移苯萘蒽丁 省戊 省化合物f0.110.29

10、0.460.600.522022-3-1233）刚性平面结构：）刚性平面结构：可降低分子振动，减少与溶剂的可降低分子振动，减少与溶剂的 相互作用，故具有很强的荧光。相互作用，故具有很强的荧光。2022-3-1244）取代基效应：）取代基效应：给电子基增强荧光，给电子基增强荧光，吸电子基降低荧光；吸电子基降低荧光； 空间位置空间位置；重原子效应重原子效应思考：强荧光思考：强荧光的条件？的条件？2022-3-125四、影响荧光强度的环境因素四、影响荧光强度的环境因素1 1、溶剂的影响、溶剂的影响2 2、温度的影响、温度的影响3 3、溶液、溶液pHpH4 4、其它、其它2022-3-1264. 2

11、分子荧光分析仪器分子荧光分析仪器四面光比色皿日立F4500荧光分光光度计 2022-3-1273+2器件器件2022-3-128磷光分析的仪器磷光分析的仪器光源检测器贝克勒耳圆盘方法及应用方法及应用2022-3-129定量依据定量依据: :溶液的溶液的荧光强度荧光强度与稀溶液的与稀溶液的浓度浓度呈线性关系呈线性关系 I If f = 2.3 = 2.3 f f I I0 0 l c l c = = KcKc 1 1）标准曲线法：）标准曲线法： 2 2）比较法：）比较法：1 1、定量分析法、定量分析法2 2、定性分析法、定性分析法两个光谱两个光谱+ +纯品对照纯品对照4. 3 分子荧光分析方法及

12、其应用分子荧光分析方法及其应用一、一、 分子荧光分析的方法分子荧光分析的方法*直接测定法和间接测定法直接测定法和间接测定法2022-3-130 优点：优点：灵敏度高：灵敏度高：比比UV-VisUV-Vis的灵敏度高得多（的灵敏度高得多（2-42-4个数量级）个数量级）选择性好：可同时用激发光谱和荧光发射光谱定性选择性好：可同时用激发光谱和荧光发射光谱定性结构信息量多：激发光谱、发射光谱、光强、荧光量子结构信息量多：激发光谱、发射光谱、光强、荧光量子 效率、荧光寿命等。效率、荧光寿命等。 缺点：缺点：能发荧光的物质少能发荧光的物质少增强荧光的方法有限增强荧光的方法有限干扰因素较多干扰因素较多3

13、3、荧光分析的特点、荧光分析的特点2022-3-131 在各领域中的应有用：在生物化学、食品化学、环境保在各领域中的应有用：在生物化学、食品化学、环境保护、材料护、材料方面的应用越来越广泛。方面的应用越来越广泛。1、无机化合物的荧光分析（元素的荧光测定无机化合物的荧光分析（元素的荧光测定 ）直接荧光测定，以铀和稀土元素为主；直接荧光测定，以铀和稀土元素为主；与有机试剂配合物后测量；可测量约与有机试剂配合物后测量；可测量约60多种元素。多种元素。2、有机化合物的荧光分析、有机化合物的荧光分析多环胺类、萘酚类、吲哚类、多环芳烃、多环胺类、萘酚类、吲哚类、多环芳烃、氨基酸氨基酸、蛋白质蛋白质等。等。

14、 二二 荧光分析方法的应用荧光分析方法的应用补充补充 无机，性能测试，无机，性能测试，仪器的开发使用（仪器的开发使用（B货）货）2022-3-132补充补充过度金属离子或稀土离子内部的电子跃迁例例2022-3-133能带跃迁2022-3-134电荷迁移态的跃迁本章要本章要求求2022-3-135一个图：一个图：用能级图表示分子荧光、分子磷光产生的历程。用能级图表示分子荧光、分子磷光产生的历程。会画；会画；辐射跃迁和非辐射跃迁的方式两对定义：两对定义：荧光、磷光荧光、磷光激发光谱、发射光谱激发光谱、发射光谱三个了解：三个了解：了解荧光与分子结构的关系了解荧光与分子结构的关系了解影响溶液的荧光强度的因素。了解影响溶液的荧光强度的因素。了解荧光光谱仪的结构。了解荧光光谱仪的结构。2022-3-136谢谢大家！谢谢大家！2022-3-137P225-227 6-5、6-9、6-11、6-12、6-14、6-16、2022-3-1382022-3-1392022-3-140本章作业本章作业：1、计算立方紧密堆积的空间利用率、计算立方紧密堆积的空间利用率