分析化学11荧光课件

1、第11章 荧光分析法 Molecular fluorometry第1页，共36页。11.1 概 述荧光：物质分子接受光子能量被激发后，从激发态的最低振动能级返回基态时发射出的光。荧光分析法：根据物质的荧光谱线位置及其强度进行物质鉴定和含量测定的方法。荧光分析法的优点：灵敏度高、选择性好第一激发单重态的最低振动能级分子荧光分析法（molecular fluorometry）第2页，共36页。自旋量子数s=1/2或-1/2总自旋量子数 S0多重性 2S1111.2 基本原理基态单重态激发单重态激发三重态第3页，共36页。荧光和磷光产生示意图吸收振动驰豫内部能量转换荧光发射体系间跨越磷光发射第4页，

2、共36页。振动驰豫内部能量转换处于激发态各振动能级的分子通过与溶剂分子的碰撞而将部分振动能量传递给溶剂分子，其电子则返回到同一电子激发态的最低振动能级的过程。当两个电子激发态之间的能量相差较小以至其振动能级有重叠时，受激分子由高电子能级转移至低电子能级的过程。无辐射跃迁第5页，共36页。关于荧光荧光的产生需经历两个过程：吸收发射第一激发单重态的最低振动能级振动驰豫内部能量转换第6页，共36页。 例 题1. 所谓荧光，即某些物质经入射光照射后，吸收了入射光的能量，从而辐射出比入射光：A 波长长的光线 B 波长短的光线 C 能量大的光线 D 频率高的光线第7页，共36页。11.2.2 激发光谱与发

3、射光谱 1. 激发光谱：excitation spectrum荧光光谱表示不同激发波长的辐射引起物质发射某一波长荧光的相对效率。2. 发射光谱：fluorescence/emission spectrum F exF-em表示在所发射的荧光中各种波长组分的相对强度。第8页，共36页。荧光光谱的特征（1）斯托克斯位移（Stokes shift）：em ex产生原因：能量损失（1）内转换和振动驰豫（2）激发态分子返回基态不同振动能级（3）激发态分子与溶剂分子的相互作用第9页，共36页。荧光光谱的特征（2）荧光光谱的形状与激发波长无关产生原因： 荧光发射是从特定的激发态返回基态荧光光谱的强度与激发波

4、长有关第10页，共36页。荧光光谱的特征（3）荧光光谱与激发光谱的镜像关系产生原因： 电子基态的振动能级分布与激发态的相似第11页，共36页。 例 题下列说法哪个是错误的？ A 荧光光谱的形状与激发波长无关 B 荧光波长总是大于激发光波长 C 荧光光谱的最短波长和激发光谱的最长波长相对应 D 最长的荧光波长与最长的激发光波长相对应第12页，共36页。 11.2.3 分子结构与荧光的关系分子产生荧光必须具备两个条件：1. 强的紫外可见吸收2. 一定的荧光效率第13页，共36页。 荧光效率（荧光量子产率）1. 荧光效率 f 01第14页，共36页。 2. 分子结构对荧光效率的影响分子产生荧光必须具

5、备两个条件：1. 强的紫外可见吸收2. 一定的荧光效率长共轭结构分子的刚性和共平面性取代基作用第15页，共36页。ex 205nm 286nm 356nmem 278nm 321nm 404nm f 0.11 0.29 0.36 （1）长共轭结构结论：电子共轭程度越大，荧光强度（荧光效率）越大，荧光波长长移第16页，共36页。联苯f 0.2 芴f 1.0 （2）分子的刚性和共平面性第17页，共36页。结论：在相同的长共轭分子中，分子的刚性和共平面性越强，荧光效率越大，荧光波长长移2、分子的刚性和共平面性第18页，共36页。（3）取代基作用给电子基团吸电子基团与电子体系相互作用较小的取代基NH2

6、、 OH、OCH3、NHR、NR2荧光效率提高、荧光波长长移COOH、 NO2、 CO、NO、卤素荧光效率减弱甚至熄灭第19页，共36页。 例 题关于荧光效率，下面错误的叙述是：A 具有长共轭的*跃迁的物质具有较大的荧光效率 B 分子的刚性和共平面性越大，荧光效率越大 C 顺式异构体的荧光效率大于反式异构体D 共轭体系上的取代基不同，对荧光效率的影响也不同 第20页，共36页。11.2.4 影响荧光强度的外部因素温度溶剂pH荧光熄灭散射光学习目的:提高荧光分析的灵敏度和选择性第21页，共36页。1. 温度荧光素钠的乙醇溶液在下列哪种条件下荧光强度最强？ A 0 B -10 0 C -20 0

7、D -30 0 1. 一般情况下，随着温度的升高，溶液中荧光物质的荧光效率和荧光强度将降低。2. 原因: 温度升高时，分子运动速度加快，分子间碰撞几率增加， 使无辐射跃迁增加， 从而降低了荧光效率第22页，共36页。2. 溶剂萘在下列哪种溶剂中的荧光强度最强？A 1氯丙烷 B 1溴丙烷 C 1碘丙烷 D 1，2二氯丙烷 一般情况下，荧光波长随着溶剂极性的增强而长移，荧光强度也增强。2. 原因: 在极性溶剂中， 的能量差小 第23页，共36页。3. pH的影响苯胺在下列哪种条件下荧光强度最强？ A pH1 B pH3 C pH13 D pH10 当荧光物质本身是弱酸或弱碱时，溶液的酸度对荧光强度

8、有较大影响，主要是因为在不同酸度中分子和离子间的平衡的改变。第24页，共36页。4. 荧光熄灭的影响 荧光熄灭，又称荧光猝灭，是指荧光物质分子与溶剂分子或溶质分子的相互作用而引起荧光强度降低或荧光强度与浓度偏离线性关系的现象（1）选择合适的溶剂（2）溶液浓度在合适的范围第25页，共36页。5. 散射光的干扰散射光选择适当的激发波长消除拉曼光的干扰瑞利光拉曼光第26页，共36页。第27页，共36页。11.3 定量分析方法Quantitative analysis of fluorometry第28页，共36页。11.3.1 荧光强度与荧光物质浓度的关系1. 观测方向: 与激发光源垂直2. 原因:

9、 消除透射光的影响第29页，共36页。关于灵敏度的问题紫外可见: 10-5荧光: 10-7第30页，共36页。csFsF0FxF0cx11.3.2 定量分析方法1、标准曲线法第31页，共36页。11.3.2 定量分析方法2、比例法（对照法）第32页，共36页。 例 题在测量分子荧光强度时，要在与入射光成直角的方向上进行测量，这是由于：A 荧光是向各个方向发射的，为了减小透射光的影响B 只有在与入射光成直角的方向上，才有荧光C 荧光强度比透射光强度小 D 荧光的波长比入射光波长长第33页，共36页。11.4 荧光分析技术及应用光源激发单色器样品池发 射单色器检测器第34页，共36页。 1. 光源 2. 单色器： 3. 样品池： 4. 检测器：荧光分光光度计的主要部件氙灯： 波长范围250700nm