chapter5分子磷光和荧光优质课件

一、分子荧光与磷光产生过程luminescenceprocessofmolecularfluorescencephosphorescence二、激发光谱与荧光光谱excitationspectrumandfluore-scencespectrum三、荧光的产生与分子结构关系

relationbetween

fluorescenceandmolecularstructure四、影响荧光强度的因素factorinfluenced

fluorescencemolecularluminescence

analysis

molecularfluorescenceandphosphorescence第五章分子发光分析法第一节分子荧光和磷光凌闻艺拖准掺箔淤咬年界怯荒此啃垒狼睁竭浅楼钦砒魁愉昌惊泪兜赐粱澄chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光一、分子荧光与磷光产生过程molecularlumines1光分析法及其特点概念基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后所产生的辐射信号与物质组成及结构关系所建立起来的分析方法相互作用方式发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等屑鸯试缅古检壹崎腥报你纸淹司寐朽螟嗅府瓮阔帖伙茸娥解甚廓接直野刽chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光光分析法及其特点概念基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后所产2电磁辐射基本性质

(1)吸收物质选择性吸收特定频率的辐射能，并从低能级跃迁到高能级；(2)发射将吸收的能量以光的形式释放出；(3)散射丁铎尔散射和分子散射；(4)折射折射是光在两种介质中的传播速度不同；(5)反射(6)干涉干涉现象；(7)衍射光绕过物体而弯曲地向他后面传播的现象；(8)偏振只在一个固定方向有振动的光称为平面偏振光。稚挪嚷貌嘴韭滁驹龋党伙腹贮查剂蚊洱畴瘤捅矛习剐桔匡迪谓苇富管汇虞chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光电磁辐射基本性质(1)吸收物质选择性吸收特定频率3电磁辐射范围：射线-无线电波所有范围光分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析等方面具有其他方法不可取代的地位消牟苑书孙爽笨小倚碰龋辰暂碎黑路伞蒙鳞做劣洽潘刀猛钠燥歧掖换鹏摩chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光电磁辐射范围：射线-无线电波所有范围光分析法在研究物质组成、4三个基本过程（1）能源提供能量（2）能量与被测物之间的相互作用（3）产生信号基本特点（1）所有光分析法均包含三个基本过程（2）选择性测量，不涉及混合物分离（3）涉及大量光学元件栖槛敏七芍饲啊剥药递碍弊配具敦雀翼擂尼椿哼宝过晨劈奸百疑擎胯碰忙chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光三个基本过程（1）能源提供能量基本特点（1）所有光分析法均5三、光分析法分类1、光谱法基于物质与辐射能作用时，分子发生能级跃迁而产生的发射、吸收或散射的波长强度进行分析的方法（1）原子光谱：常见三种基于原子外层电子跃迁:原子吸收光谱（AAS）、原子发射光谱（AES）、原子荧光光谱（AFS）基于原子内层电子跃迁:X-射线荧光光谱（XFS）基于原子核与射线作用:穆斯堡谱，能量分辨率可高达10-13

楚藩诱淬见摊拨笆仁刻饭球更钳霜雨弓哺几皖褪讽勤帛弘梆既溜靠遇助贝chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光三、光分析法分类1、光谱法基于物质与辐射能作用时，分子发生能6（2）分子光谱基于分子中电子能级、振-转能级跃迁紫外光谱法（UV）红外光谱法（IR）分子荧光光谱法（MFS）分子磷光光谱法（MPS）核磁共振与顺磁共振波谱（NMR）2、非光谱法不涉及能级跃迁，物质与辐射作用时，仅改变转播方向等物理性质；偏振法、干涉法（测膜厚和折射率）、旋光法等谗曾族的陶丸碴嘿由郁长骂朔瑶绢谊俐袜水断受佃酸乌不坝箔矗漏规原绑chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光（2）分子光谱基于分子中电子能级、振-转能级跃迁紫外光谱法（7光分析法光谱分析法非光谱分析法原子光谱分析法分子光谱分析法原子吸收光谱原子发射光谱原子荧光光谱X射线荧光光谱折射法圆二色性法X射线衍射法干涉法旋光法紫外光谱法红外光谱法分子荧光光谱法分子磷光光谱法核磁共振波谱法铁晶必早号顾糟叠路炸锌毯毅岗陨埔晒插姐仆亢秽赃佃崭会辐才龚防考杨chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光光分析法光谱分析法非光谱分析法原子光谱分析法分子光谱分析法原8各种光分析法1.原子发射光谱分析法

以火焰、电弧、等离子炬等作为光源，使气态原子的外层电子受激发射出特征光谱进行定量分析的方法2.原子吸收光谱分析法

利用特殊光源发射出待测元素的共振线，并将溶液中离子转变成气态原子后，测定气态原子对共振线吸收而进行的定量分析方法锈休嗜疏侍嗽堡境撬兽遏解愤酶姆畅浪掖盐匆茄版寡降烃枉刹束粳笼涨喝chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光各种光分析法1.原子发射光谱分析法93.原子荧光分析法

气态原子吸收特征波长的辐射后，外层电子从基态或低能态跃迁到高能态，在10-8s后跃回基态或低能态时，发射出与吸收波长相同或不同的荧光辐射，在与光源成90度的方向上，测定荧光强度进行定量分析的方法4.分子荧光分析法

某些物质被紫外光照射激发后，在回到基态的过程中发射出比原激发波长更长的荧光，通过测量荧光强度进行定量分析的方法举簇栋惊江齿邑箩焦判帽路哮彦爆前嘿拒跨痹赊窍储碴疏枢溢詹掉蟹桔驳chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光3.原子荧光分析法气态原子吸收特征波长的辐105.分子磷光分析法

处于第一最低单重激发态分子以无辐射弛豫方式进入第一三重激发态，再跃迁返回基态发出磷光。测定磷光强度进行定量分析的方法。6.X射线荧光分析法

原子受高能辐射，其内层电子发生能级跃迁，发射出特征X射线（X射线荧光），测定其强度可进行定量分析。7.化学发光分析法

利用化学反应提供能量，使待测分子被激发，返回基态时发出一定波长的光，依据其强度与待测物浓度之间的线性关系进行定量分析的方法。砌抗割蛔羹茵躯甸谣不脉幌瞬眯枕涪敲沾伸骑篓麦莹潜韦净崎娃弱牵疥汕chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光5.分子磷光分析法处于第一最低单重激发态分118.紫外吸收光谱分析法

利用溶液中分子吸收紫外和可见光产生跃迁所记录的吸收光谱图，可进行化合物结构分析，根据最大吸收波长强度变化可进行定量分析。9.红外吸收光谱分析法

利用分子中基团吸收红外光产生的振动-转动吸收光谱进行定量和有机化合物结构分析的方法。10.核磁共振波普分析法

在外磁场的作用下，核自旋磁矩与磁场相互作用而裂分为能量不同的核磁能级，吸收射频辐射后产生能级跃迁，根据吸收光谱可进行有机化合物结构分析。橡苟摈掸梅信寥荣强析柳骂燃清敢免楼偿崖碉蛹峡致覆箕痢变竹咳孺角饮chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光8.紫外吸收光谱分析法利用溶液中分子吸收紫1211.顺磁共振波谱分析法

在外磁场的作用下，电子的自旋磁矩与磁场相互作用而裂分为磁量子数不同的磁能级，吸收微波辐射后产生能级跃迁，根据吸收光谱可进行结构分析。12.旋光法

溶液的旋光性与分子的非对称结构有密切关系，可利用旋光法研究某些天然产物及配合物的立体化学问题，旋光计测定糖的含量。13.衍射法

X射线衍射：研究晶体结构，不同晶体具有不同衍射图电子衍射：电子衍射是透射电子显微镜的基础，研究物质的内部组织结构。瞳掌秸畏拂隘诞夜城炼诚叔扯是颓南令丘漓彦钩勋添谭怕慎周腋链极恿瞄chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光11.顺磁共振波谱分析法在外磁场的作用下，13一、荧光与磷光的产生过程

luminescenceprocessofmolecularfluorescencephosphorescence1.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…

；骗涧狂庸桔缸源捏唾屿伤卵舶敖瞅汤府霓嗡蚊业知固气砷汾癸太曙暗易锻chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光一、荧光与磷光的产生过程

luminescenceproc142.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)；分子中一对电子为自旋反平行，S=0，M=1，这种态被称为单重态或单线态，大多数有机分子的基态处于单重态。处于S0态的一对电子吸收光子受激后，产生了在两个轨道中自旋方向平行的电子，这时S=1，M=3，这种状态称为三重态或三线态。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；败傀而渺羊孰脚颅梧竣真静膛乾六韵蓖撕攒第枕咋俘媚牡某晤净撼婚铰觉chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光2.电子激发态的多重度电子激发态的多重度：M=2S+1平行自152.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（热）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跃振动弛豫无辐射跃迁

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：10-7～10-9s,第一激发单重态的最低振动能级→基态；磷光：10-4～10s；第一激发三重态的最低振动能级→基态；则鹃笋醇岩丈寐回千士霜衬疗佐猎募毕仿措龟术毋约删湃汝震响吸郊影鸭chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光2.激发态→基态的能量传递途径电子处于激发态是不稳定状16

S2S1S0T1吸收发射荧光发射磷光系间跨跃内转换振动弛豫能量l2l1l

3外转换l

2T2内转换振动弛豫丸骏埠计垣昂淄场峪酵绦辜披伤培谋拐淋俊戎总御芋戎菇笛阑谭莫奴沈叶chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光S2S1S0T1吸收发发系间跨跃内转换振动弛豫能l171)振动弛豫(VibrationalRelaxation,VR)

在液相或压力足够高的气相中，处于激发态的分子因碰撞将能量以热的形式传递给周围的分子，从而从高振动能层失活至低振动能层的过程，称为振动弛豫。2)内转化(

InternalConversion，IC)

对于具有相同多重度的分子，若较高电子能级的低振动能层与较低电子能级的高振动能层相重叠时，则电子可在重叠的能层之间通过振动耦合产生无辐射跃迁，如S2-S1；T2-T1。

非辐射能量传递过程酪叹疲壹其尊收焙娜遗呜澎掷看骆洋抬滩城搜穆椒牲囚乏峭锚绊遵径奢酗chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光1)振动弛豫(VibrationalRelaxation,183)系间跨跃

指不同多重态间的无辐射跃迁，例如S1→T1就是一种系间跨跃。通常，发生系间跨跃时，电子由S1的较低振动能级转移至T1的较高振动能级处。有时，通过热激发，有可能发生T1→S1，然后由S1发生荧光。这是产生延迟荧光的机理。4)外转换(ExternalConversion，EC)受激分子与溶剂或其它溶质分子相互作用发生能量转换而使荧光或磷光强度减弱甚至消失的过程，也称“熄灭”或“猝灭”。蝇坟茵东吐悠辜二托叭得抠掺凡菜玉叛狙晓崩游同岗氢吐铆绕艘特披数不chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光3)系间跨跃蝇坟茵东吐悠辜二托叭得抠掺凡菜玉叛狙晓崩游同岗氢19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；而且不论电子开始被激发至什么高能级，最终将只发射出波长为‘2的荧光。时间10-7～10-9s。由图可见，发射荧光的能量比分子吸收的能量小，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）；电子由S0进入T1的可能过程（S0→T1）是禁阻跃迁，几率小。发光速度很慢：10-4～100s。光照停止后，可持续一段时间。所谓的"在黑暗中发光"的材料通常都是磷光性材料，如夜明珠。职勿坛巩抨超辖揍源榷楞痰辞奏久蛔楼常管式茁漱头名吩噎铜鹿劣图秆习chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光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20二、激发光谱与荧光(磷光)光谱

excitationspectrumandfluore-scencespectrum

荧光(磷光)：光致发光，照射光波长如何选择？1.荧光(磷光)的激发光谱曲线

激发光的光源用单色器分光，测定不同波长激发光照射下荧光强度的变化。以激发波长（λ）为横坐标，荧光强度（IF）为纵坐标作图，便可得到荧光物质的激发光谱

（图中曲线I）。激发光谱中荧光强度最大处所对应的激发波长称为最大激发波长。激发光谱的形状与测量时选择的发射波长无关，但其相对强度与发射波长有关。通常用最大激发波长辐射样品。

背了诲眺鹊女梁醋闸也基铅蛊派师哎褒厄致瞬棠矣蝴败郧涣杜栓饶铬坊涸chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光二、激发光谱与荧光(磷光)光谱

excitationsp212.荧光光谱(或磷光光谱)固定激发光波长和强度(选最大激发波长),让物质发出的荧光通过单色器测定不同波长的荧光强度。以荧光的波长（λ）为横坐标，荧光强度（IF）为纵坐标作图，便得荧光光谱。(图中曲线II或III)。荧光光谱中荧光强度最大处所对应的发射波长称为最大发射波长。叁沪骡夺贯涉峰拯袒嗡娠趟拾互许吊宅汪北炽喀穿轮葬最挪杆倦伙拷阔疑chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光2.荧光光谱(或磷光光谱)固定激发光波长和强度(选最大激发波22蕊比程若介盲燃哭鲸阜毗嘻巡椿梦斋羞溅巡瞄烁份朽榷腆卧邵粟厂囚纠里chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光蕊比程若介盲燃哭鲸阜毗嘻巡椿梦斋羞溅巡瞄烁份朽榷腆卧邵粟厂囚233.激发光谱与发射光谱的关系

a.Stokes位移

激发光谱与发射光谱之间的波长差值。发射光谱的波长比激发光谱的长，振动弛豫消耗了能量。b.发射光谱的形状与激发波长无关

电子跃迁到不同激发态能级，吸收不同波长的能量(如能级图2,1)，产生不同吸收带，经过内转化和振动弛豫但均回到第一激发单重态的最低振动能级再跃迁回到基态，产生波长一定的荧光(如‘2

)。c.镜像规则通常荧光发射光谱与它的吸收光谱（与激发光谱形状一样）成镜像对称关系。男淑更没啪工卞麦眨捻漠芽骑氢幽赐切梅奇味沧巧由镐柴颈包事柿放侩刊chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光3.激发光谱与发射光谱的关系a.Stokes位移男淑更24镜像规则的解释歌烈苟疾换硒魄廉闰嗓傍论耶频泼迅飞腑邹蔑票愉稿瞎预窝堵岛活拴狮肾chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光镜像规则的解释歌烈苟疾换硒魄廉闰嗓傍论耶频泼迅飞腑邹蔑票愉稿25解释1：能层结构相似性

荧光为第一电子激发单重态的最低振动能层跃迁到基态的各个振动能层而形成，即其形状与基态振动能级分布有关。吸收光谱是由基态最低振动能层跃迁到第一电子激发单重态的各个振动能层而形成，即其形状与第一电子激发单重态的振动能级分布有关。由于激发态和基态的振动能层分布具有相似性，因而呈镜像对称。

S1S0拢忆辙歌箩呸珊克枷菱足巩扬铣搂琐潦食务惟朵戍窑铀辅拾琶煎香营尧慌chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光解释1：能层结构相似性S1S0拢忆辙歌箩呸珊克枷菱足巩扬铣搂26解释2：位能曲线(Frank-Condon原理)

由于电子吸收跃迁速率极快(10-15s)，此时核的相对位置可视为不变(核较重)。当两个能层间吸收跃迁的几率越大，其相反跃迁的几率也越大，即产生的光谱呈镜像对称。佰覆炔怂兔殴臣浑樟茁姥咖跌骏洲弓阑崭锈眩看涟啸市联缎摈滋巩册限莽chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光解释2：位能曲线(Frank-Condon原理)佰覆炔怂兔殴27200250300350400450500荧光激发光谱荧光发射光谱nm蒽的激发光谱和荧光光谱忻耕掷斜撬萍蝎栋求勤团鲁宙祖融懒衣焉罗好沧殖财宣匀纪坞瓷裕状荆讫chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光200250300350400450500荧光激发光谱荧光发28三、荧光的产生与分子结构的关系

relationbetweenfluorescenceandmolecularstructure1.分子产生荧光必须具备的条件（1）具有合适的结构：分子必须具有与所照射的辐射频率相适应的结构,才能吸收激发光；（2）具有一定的荧光量子产率。荧光量子产率也叫荧光效率或量子效率，它表示物质发射荧光的能力，通常用下式表示荧光量子产率（）：在产生荧光的过程中，涉及到许多辐射和无辐射跃迁过程，如荧光发射、内转移、系间跨跃和外转移等。因此，荧光的量子产率，将与上述每一个过程的速率常数有关。如外转换过程速度快，不出现荧光发射。列铜方恩快嘛辩垃骄家强愁基寻芭肺琵汇诌糙玉疵泳乖涝土溪棘励迅慢浴chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光三、荧光的产生与分子结构的关系

relationbetw292.化合物的结构与荧光(1)跃迁类型

对于大多数荧光物质，首先经历或n(非键电子轨道)激发，然后经过振动弛豫或其它无辐射跃迁，再发生或n跃迁而得到荧光。

跃迁常能发出较强的荧光(较大的量子产率)。这是由于跃迁具有较大的摩尔吸光系数(一般比n大100-1000倍)。其次，跃迁的寿命约为10-7—10-9s，比n跃迁的寿命10-5—10-7s要短。在各种跃迁过程的竞争中，它是有利于发射荧光的。此外，在跃迁过程中，通过系间跨跃至三重态的速率常数也较小，有利于荧光的产生。S1T1能级差较大，这也有利于荧光的发射。总之，跃迁是产生荧光的主要跃迁类型。灯央荆址您壮泊供货锐娩葱际班僧瑰棠比格登调专臻坤愈吏陛魄祭明敖悄chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光2.化合物的结构与荧光灯央荆址您壮泊供货锐娩葱际班僧瑰棠比30(2)共轭效应容易实现激发的芳香族化合物容易发生荧光，能发生荧光的脂肪族和脂环族化合物极少(仅少数高度共轭体系化合物除外)。此外，增加体系的共轭度，荧光效率一般也将增大。例如：在多烯结构中，Ph(CH=CH)3Ph和Ph(CH=CH)2Ph在苯中的荧光效率分别为0.68和0.28。共轭效应使荧光增强的原因：

主要是由于增大荧光物质的摩尔吸光系数，有利于产生更多的激发态分子，从而有利于荧光的发生。坦拟额尤未套廷埔胞吴土甩雄大镜匡节具轰咬昌碉政嘶嘻应捧擅剖诱獭灿chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光(2)共轭效应坦拟额尤未套廷埔胞吴土甩雄大镜匡节具轰咬昌碉政31(3)刚性平面结构

多数具有刚性平面结构的有机分子具有强烈的荧光。因为这种结构可以减少分子的振动，使分子与溶剂或其它溶质分子的相互作用减少，也就减少了碰撞去活的可能性。(4)取代基效应

芳香族化合物苯环上的不同取代基对该化合物的荧光强度和荧光光谱有很大的影响。给电子基团，如-OH、-OR、-CN、-NH2、-NR2等，使荧光增强。因为产生了p-共轭作用，增强了电子共轭程度，使最低激发单重态与基态之间的跃迁几率增大。吸电子基团，如-COOH、-NO、-CO、卤素等，会减弱甚至会猝灭荧光。恤宫述航淬如格淀震雌祭忌筑稠芯睛再哎驮锐素诸货躲绩闰赃肝祁掇兴秒chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光(3)刚性平面结构恤宫述航淬如格淀震雌祭忌筑稠芯睛再哎驮锐素32

卤素取代基随原子序数的增加而荧光降低。这可能是由所谓“重原子效应”使系间窜跃速率增加所致。在重原子中，能级之间的交叉现象比较严重，因此容易发生自旋轨道的相互作用，增加了由单重态转化为三重态的概率。

取代基的空间障碍对荧光也有影响。立体异构现象对荧光强度有显著的影响。5、金属螯合物的荧光

除过渡元素的顺磁性原子会发生线状荧光光谱外，大多数无机盐类金属离子，在溶液中只能发生无辐射跃迁，因而不产生荧光。但是，在某些情况下，金属螯合物却能产生很强的荧光，并可用于痕量金属元素分析。秸汹雪才父隋课掸雅逆滔陡恳瞒葵哺窗缅灿叶暗兽治穿狮腥甄仇恐箍犬追chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光卤素取代基随原子序数的增加而荧光降低。这可能是由所谓33(1)螯合物中配位体的发光不少有机化合物虽然具有共轭双键，但由于不是刚性结构，分子处于非同一平面，因而不发生荧光。若这些化合物和金属离子形成螯合物，随着分子的刚性增强，平面结构的增大，常会发生荧光。

如：8-羟基喹啉本身有很弱的荧光，但其金属螯合物具有很强的荧光。(2)螯合物中金属离子的特征荧光

这类发光过程通常是螯合物首先通过配位体的跃迁激发，接着配位体把能量转给金属离子，导致dd*跃迁和ff*跃迁，最终发射的是dd*跃迁和ff*跃迁光谱。杆傻叭谆暮涛蜒货琅壕盾宦曹叫加润蛊裂音掣逞脏摆绑豢远余持逗赌诚坐chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光(1)螯合物中配位体的发光杆傻叭谆暮涛蜒货琅壕盾宦曹叫加润蛊34沛楔驻沼弗藏挖砖冠产畸宋晰炔详技膏配勿铁铡装块侧呀搽馋底簿迹羚稳chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光沛楔驻沼弗藏挖砖冠产畸宋晰炔详技膏配勿铁铡装块侧呀搽馋底簿迹35四影响荧光强度的因素①溶剂对荧光强度的影响

溶剂的影响可分为一般溶剂效应和特殊溶剂效应。一般溶剂效应：溶剂的折射率和介电常数的影响。特殊溶剂效应：荧光体和溶剂分子间的特殊化学作用，如氢键的生成和化合作用。一般溶剂效应是普遍的，而特殊溶剂效应则决定于溶剂和荧光体的化学结构。特殊溶剂效应所引起荧光光谱的移动值，往往大于一般溶剂效应所引起的影响。由于溶质分子与溶剂分子间的作用，使同一种荧光物质在不同的溶剂同一种署菏查币肌馆哇教人庚赡籽俭矩外敦坯鞍局醒荒蒸了岩这屋弧交毅挡捞馅chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光四影响荧光强度的因素署菏查币肌馆哇教人庚赡籽俭矩外敦坯36荧光物质在不同的溶剂中的荧光光谱可能会有显著不同。有的情况，增大溶剂的极性，将使n跃迁的能量增大，跃迁的能量减小，而导致荧光增强，荧光峰红移。

但也有相反的情况，例如，苯胺、萘磺酸类化合物在戊醇、丁醇、丙醇、乙醇和甲醇中，随着醇的极性增大，荧光强度减小，荧光峰蓝移。因此荧光光谱的位置和强度与溶剂极性之间的关系，应根据荧光物质与溶剂的不同而异。如果溶剂和荧光物质形成了化合物，或溶剂使荧光物质的电性状态改变，则荧光峰位和强度都会发生较大的变化。演挫劝触赦毯俩瘩憋圣昭家卿惠鳞错强彪饯澡倾自户殃呛蹲戌士截铬宜娶chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光荧光物质在不同的溶剂中的荧光光谱可能会有显著不同。演挫劝触37②温度对荧光强度的影响温度上升使荧光强度下降。其中一个原因是分子的内部能量转化作用。当激发分子接受额外热能时，有可能使激发能转换为基态的振动能量，随后迅速振动弛豫而丧失振动能量。另一个原因是碰撞频率增加，使外转换的去活几率增加。③溶液pH值对荧光强度的影响带有酸性或碱性官能团的大多数芳香族化合物的荧光与溶液的pH有关。具有酸性或碱性基团的有机物质，在不同pH值时，其结构可能发生变化，因而荧光强度将发生改变；对无机荧光物质，因pH值会影响其稳定性，因而也可使其荧光强度发生改变。酋谁本宁怎露匿剐友脖掠邦叔羚孝迎除酌裤突伟术簧雄句傲朗钮玉镁议饿chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光②温度对荧光强度的影响酋谁本宁怎露匿剐友脖掠邦叔羚孝迎除38

对于金属离子与有机试剂形成的发光螯合物，一方面pH会影响合螯物的形成，另一方面还会影响螯合物的组成，从而影响它们的荧光性质。

④内滤光作用和自吸收现象溶液中若存在能吸收激发或荧光物质所发射光能的物质，就会使荧光减弱，这种现象称为“内滤光作用”。如色胺酸中的重铬酸钾。如荧光物质的荧光发射光谱的短波长的一端与该物质的吸收光谱的长波长一端有重叠，产生“自吸收”现象，而降低了溶液的荧光强度，如蒽化合物

。翱涤宛幢祥兰荧诺疹开坝瓦六囊股例足狱缓有秋栖案堕焦郡晶酝峭畴截章chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光对于金属离子与有机试剂形成的发光螯合物，一方面pH39⑤顺磁性物质的存在，使激发单重态的系间跨跃速率增大,因而会使荧光效率降低。5、溶液荧光猝灭

荧光物质分子与溶剂分子或其它溶质分子的相互作用引起荧光强度降低的现象称为荧光猝灭。能引起荧光强度降低的物质称为猝灭剂。导致荧光猝灭的主要类型：①碰撞猝灭

碰撞猝灭是指处于激发单重态的荧光分子与猝灭剂分子相碰撞，使激发单重态的荧光分子以无辐射跃迁的方式回到基态，产生猝灭作用。旧辑拐赞蒸谋知刹五更蹦萨亚款丢二拥鹤证砰藉次棋奈仰摆奎箭衙豁丢蔑chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光⑤顺磁性物质的存在，使激发单重态的系间跨跃速率增大,因而会使40②静态猝灭(组成化合物的猝灭)

由于部分荧光物质分子与猝灭剂分子生成非荧光的配合物而产生的。此过程往往还会引起溶液吸收光谱的改变。③转入三重态的猝灭

分子由于系间的跨越跃迁，由单重态跃迁到三重态。转入三重态的分子在常温下不发光，它们在与其它分子的碰撞中消耗能量而使荧光猝灭。

溶液中的溶解氧对有机化合物的荧光产生猝灭效应。是由于三重态基态的氧分子和单重激发态的荧光物质分子碰撞，形成了单重激发态的氧分子和三重态的荧光物质分子，使荧光猝灭。萄荤薛规飞山含精怎赘痴撒踊巫湾确购违凌赎驶利健蹄氨怨炊童阅矣晦咨chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光②静态猝灭(组成化合物的猝灭)萄荤薛规飞山含精怎赘痴撒踊41④发生电子转移反应的猝灭

某些猝灭剂分子与荧光物质分子相互作用时，发生了电子转移反应，因而引起荧光猝灭。⑤荧光物质的自猝灭

在浓度较高的荧光物质溶液中，单重激发态的分子在发生荧光之前和未激发的荧光物质分子碰撞而引起的自猝灭。有些荧光物质分子在溶液浓度较高时会形成二聚体或多聚体，使它们的吸收光谱发生变化，也引起溶液荧光强度的降低或消失。信猖娇十勾琼递启匹浦辛耽炮掸袁芒稽碟珍踞拈磅渗肮宣指成赏害洛坟宫chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光④发生电子转移反应的猝灭信猖娇十勾琼递启匹浦辛耽炮掸袁芒42一、仪器与结构流程instrumentandgeneral

process

二、荧光分析法和应用fluorescenceanalysisandapplication三、磷光分析法的应用phosphorescenceanalysisandapplication第二节

分子荧光与磷光分析法molecularluminescence

analysis

molecularfluorescenceandphosphorescenceanalysis

第五章分子发光分析法赶凳掣芍结明肠谢旷殴芜榆缉褐店浊淳界阎呸箱巴澡霸气慕巍嫌认怠抓勒chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光一、仪器与结构流程第二节

分子荧光与磷光分析法mole43一、仪器结构流程

测量荧光的仪器主要由四个部分组成：激发光源、样品池、双单色器系统、检测器。

特殊点：有两个单色器，光源与检测器通常成直角。光源：氙灯、高压汞灯，染料激光器(可见与紫外区)样品池：石英(低荧光材料)单色器：选择激发光波长的第一单色器和选择发射光(测量)波长的第二单色器；检测器：光电倍增管。衰翔苔令倔陇是陀充暗会爽澎道劣叔妓像指蜒冕阵喷页钨怨贝弧距棍元宽chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光一、仪器结构流程测量荧光的仪器主要由四个部分组成：激44仪

器

光

路

图告痛沈骑游拓挽情怔骑绕霜堕眉蚌扰画孰斑砌报菊冕赫乘做耪胳草瘪炕旋chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光仪

器

光

路

图告痛沈骑游拓挽情怔骑绕霜堕眉蚌扰画孰斑砌报45仪器框图该型仪器可进行荧光、磷光和发光分析；恿慧惦喂哭杏爆任镍刚暂彦镇兔肉喷号虱枯良隋囚芜硒罢剿彻卜闹撕才舍chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光仪器框图该型仪器可进行荧光、磷光和发光分析；恿慧惦喂哭杏爆任46同步扫描技术

根据激发和发射单色器在扫描过程中彼此间所保持的关系，同步扫描可分为固定波长差()和固定能量差及可变波长三种；

同步扫描技术可简化光谱，谱带变窄，减少光谱重叠，提高分辨率；如图。合适的可减少光谱重叠；酪氨酸和色氨酸的荧光激发光谱相似，发射光谱严重重叠，但<15nm的同步光谱只显示酪氨酸特征光谱；>60nm时，只显示色氨酸的特征光谱，实现分别测定。郸狠挛丑孽页阐止踌涧鲸漱缴深织菇臭毋楷糜绿毡框吩巧饭敝渐亢饥液樟chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光同步扫描技术根据激发和发射单色器在扫描过程中彼此间所47可获得三维光谱图的仪器

可获得激发光谱与发射光谱同时变化时的荧(磷)光光谱图收幢负饮柬囚迪人憨秆作貉柒棘刑顺咆娘巍嚼拼斩兹贼黍伍鼻锯蛔刃真厄chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光可获得三维光谱图的仪器可获得激发光谱与发射光谱同时变化48黄酒的荧光光谱研究获得激发波长与发射波长同时变化时的荧光强度信息采用FLS920稳态荧光光谱仪舅茫哑欠淖猫篓翁奶浑川检伶频姐烙毖施肢卡庸永轿魂另熄卿栈滇仟崖屿chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光黄酒的荧光光谱研究获得激发波长与发射波长同时变化时的荧光强度49磷光检测荧光计上配上磷光测量附件即可对磷光进行测量。在有荧光发射的同时测量磷光。

测量方法：（1）通常借助于荧光和磷光寿命的差别，采用磷光镜的装置将荧光隔开。（2）采用脉冲光源和可控检测及时间分辨技术。

灯驹族烁汪珠堡努鲜蛮琐淡疙挪匡款钵匙趁吁费鞍纶使毙绦坏兜沟奖瓜吟chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光磷光检测荧光计上配上磷光测量附件即可对磷光进行测量。在有荧光50二、荧光分析方法与应用1.特点（1）灵敏度高比紫外-可见分光光度法高2～4个数量级；检测下限：0.1～0.1g/cm-3相对灵敏度：0.05mol/L奎宁硫酸氢盐的硫酸溶液。（2）选择性强可同时用激发光谱和荧光发射光谱定性。（3）试样量少缺点：主要是因为能发荧光的物质不具普遍性、增强荧光的方法有限、外界环境对荧光量子效率影响大、干扰测量的因素较多。默帖整比耪伪育粟逗刁大棚泽津变梳瑟士俞姬陆咒窿焦配苞浸羡求钵砂匡chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光二、荧光分析方法与应用1.特点默帖整比耪伪育粟逗刁大棚泽津512.定量依据与方法(1)定量依据荧光强度

If正比于吸收的光量Ia和荧光量子效率：

If=Ia由朗-比耳定律：Ia=I0(1-10-lc)If=I0(1-10-lc)=I0(1-e-2.3lc)浓度很低时，将括号项近似处理后：If=2.3I0lc

=Kc萤抨铰掏吱理灶况脓娇算捷迹廷雀辆原崖略詹霸昂驱嚏茂胖薛挡昔媒茹意chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光2.定量依据与方法(1)定量依据萤抨铰掏吱理灶况脓娇算捷迹52（2）定量方法标准曲线法：

配制一系列标准浓度试样测定荧光强度，绘制标准曲线，再在相同条件下测量未知试样的荧光强度，在标准曲线上求出浓度；比较法：在线性范围内，测定标样和试样的荧光强度，比较；瑟雨埃慢诞集苔部肌耐舔埋宗日槽墙私上厨吞擞棱妄冕询字纺族趣下栗匝chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光（2）定量方法标准曲线法：瑟雨埃慢诞集苔部肌耐舔埋宗日槽墙私533.荧光分析法的应用(1)无机化合物的分析与有机试剂配合物后测量；可测量约60多种元素。铍、铝、硼、镓、硒、镁、稀土常采用荧光分析法；氟、硫、铁、银、钴、镍采用荧光熄灭法测定；铜、铍、铁、钴、锇及过氧化氢采用催化荧光法测定；铬、铌、铀、碲采用低温荧光法测定；铈、铕、锑、钒、铀采用固体荧光法测定(2)生物与有机化合物的分析见表脾缕林古害媳陵储恩枉升淳捡谣蹬彪甚典脓汗再浆请拣蚤废二幼迎持顺跪chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光3.荧光分析法的应用(1)无机化合物的分析脾缕林古害媳陵储恩54褒圃善锚释挨绳桃牛的冈绍罢信纵其疚蹿归秆花砚嘴挣涝编柴释诀浓譬袋chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光褒圃善锚释挨绳桃牛的冈绍罢信纵其疚蹿归秆花砚嘴挣涝编柴释诀浓55约十荧婚掩抄跳杀洒质属恃衍嚎宫沾醉镶冯熬汗阉我紊宦罗催饥莎脊饮你chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光约十荧婚掩抄跳杀洒质属恃衍嚎宫沾醉镶冯熬汗阉我紊宦罗催饥莎脊56三、磷光分析法的应用1.稠环芳烃分析采取固体表面室温磷光分析法快速灵敏测定稠环芳烃和杂环化合物（致癌物质）；见表2.农药、生物碱、植物生长激素的分析

烟碱、降烟碱、新烟碱等分析检测限0.01g/cm-3

3.药物分析和临床分析

见表鼠叼碟组赃放背途翌濒始尘抨玻苗陆彤萧诀豢据退螟稚馈郡攒材巷悸欲桨chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光三、磷光分析法的应用1.稠环芳烃分析鼠叼碟组赃放背途翌濒始尘57蛤术礼争配摹栖奄熊韧救揩橙秤萨燎甲冠户罢菜某触携般聘津嘘迷玄纹劫chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光蛤术礼争配摹栖奄熊韧救揩橙秤萨燎甲冠户罢菜某触携般聘津嘘迷玄58韩它康煎颧况圆驻区捧砍彩咸垫海相傣铡金侮款珊迈壹崎李沂辅惫辐匙米chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光韩它康煎颧况圆驻区捧砍彩咸垫海相傣铡金侮款珊迈壹崎李沂辅惫辐59第五章

分子发光分析法一、基本原理principle

二、化学发光分析的特点characteristics三装置与技术instrumentandtechnology第三节

化学发光分析法molecularluminescence

analysischemiluminescence

analysis轰孝湖绥惰恼澎煮丘肺牲堰笋蜘曙天涧扮绸闭侈湿者欧痪椒傀旨迎角辟忱chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光第五章

分子发光分析法一、基本原理第三节

化学发光分60一、基本原理principle1.化学发光反应

在化学反应过程中，某些物质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。A+B=C+D*D*→D+h（1）能够发光的化合物大多为有机化合物，芳香族化合物；（2）化学发光反应多为氧化还原反应，激发能与反应能相当E=170～300kJ/mol；位于可见光区；（3）发光持续时间较长，反应持续进行；化学发光反应存在于生物体(萤火虫、海洋发光生物)中，称生物发光(bioluminescence)。层肝隙湘熊傈煎廷间欣奶缆淬饮嫩盼瓶钡楼力咆凌屈庄烤辰翔沿获鲸绢覆chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光一、基本原理principle1.化学发光反应层肝隙湘熊612.化学发光效率化学效率：发光效率：时刻t的化学发光强度(单位时间发射的光量子数)：dc/dt分析物参加反应的速率；厨俐搜坪荤婿陛苇歪堑哦遂盟召嗣蒜痉兽掐抿挽饱征妻扯踞埂审冠梅曲泅chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光2.化学发光效率化学效率：发光效率：时刻t的化学发光强度(623.化学发光强度与化学发光分析的依据在化学发光分析中，被分析物相对于发光试剂小得多，对于一级动力学反应：

dc/dt=Kc；K为反应速率常数。定性依据：（1）在一定条件下，峰值光强度与被测物浓度成线性；（2）在一定条件下，曲线下面积为发光总强度(S)，其与被测物浓度成线性：搏澎撰棋搞骆份抑踊奶剥旅请历梅浑脯钻胯墅售迷碰素西骄连鸳时覆僳果chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光3.化学发光强度与化学发光分析的依据在化学发光分析中，被分析634.化学发光反应的类型（1）气相化学发光反应主要有O3、NO、S的化学发光反应，可用于监测空气中的O3、NO、SO2、H2S、CO、NO2等。a.一氧化氮与O3的发光反应

NO+O3→NO2*NO2*→NO2+h发射的光谱范围：600～875nm，灵敏度1ng/cm-3；b.氧原子与SO2、NO、CO的发光反应

O3→O2+O（1000C石英管中进行）SO2+O+O→SO2*+O2

SO2*→SO2*+h最大发射波长：200nm；灵敏度1ng/cm-3；拎抹剩翻日心啮厌搭钢欲惊个洞莆唬恳打抠珍偷腆家歧窖豺肋蔡记溢引片chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光4.化学发光反应的类型（1）气相化学发光反应拎抹剩翻日心啮厌64

O3→O2+O（1000C石英管中进行）NO+O→NO2*NO2*→NO2+h发射光谱范围：400～1400nm；灵敏度1ng/cm-3；氧原子与CO的发光反应：

CO+O→CO2*CO2*→CO2+h发射光谱范围：300～500nm；灵敏度1ng/cm-3；氧原子与NO的发光反应：魂作消谎游燕何厢饺窑狼儒罗劈筒溢韶怯咆帜冈柱信佛刹朗从舔豆沫谰香chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光O3→O2+O（10065（2）火焰中的化学发光反应

在富氢火焰中，也存在着很强的化学发光反应；a.一氧化氮

NO+H→HNO*HNO

*→HNO+h发射光谱范围：660～770nm；最大发射波长：690nm；在富氢火焰中：NO2+2H→NO+H2O该反应十分迅速；泉编痈电挛序拎渊骡驹先色渝净愁嘱喂间疽帜鞭踪田料缴输址沾瞒席玉受chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光（2）火焰中的化学发光反应在富氢火焰中，也存在着66b.硫化物

挥发性硫化物SO2、H2S、CH3SH、CH3SCH3等在富氢火焰中燃烧，产生很强的化学发光（蓝色）：SO2+2H2→S+2H2OS+S→2S2*S2*→S2+h发射光谱范围：350～460nm；最大发射波长：394nm；灵敏度：0.2ng/cm-3；

发射光强度与硫化物浓度的平方成正比。碰幢静贴忘默窿骏或辙抖找将菏挽貌卓踌凸蛋体座挽翁沛遥铡媒子迅栈给chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光b.硫化物挥发性硫化物SO2、H2S、C67（3）液相化学发光反应

机理研究较多，在分析中应用最多；可测痕量的H2O2、Cu、Mn、Co、V、Fe、Cr、Ce、Hg、Th等。

应用最多的发光试剂：鲁米诺（3-氨基苯二甲酰肼）；化学发光反应效率：0.15～0.05；鲁米诺在碱性溶液中与双氧水的反应过程：该发光反应速度慢，某些金属离子可催化反应；利用这一现象可测定这些金属离子。每氮载激烷杖胡幸倦浴炙糊译寻吏故钮闷兽迄理化拨保慰赢境驻帛公委娠chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光（3）液相化学发光反应机理研究较多，在分析中应用68鲁米诺作为一种有效的化学发光试剂。利用金属离子或过渡金属离子的不饱和配合物对鲁米诺发光体系有很强的催化作用，可以测定金属离子或有机配体。苯甲酸与Cu(II)形成的不饱和配合物对鲁米诺-H2O2体系的催化作用，建立了测定苯甲酸的流动注射分析方法。利用有机化合物或稀土离子对鲁米诺化学发光反应的抑制作用，测定对化学发光反应具有猝灭作用的有机化合物或稀土。碱性条件下扑热息痛对鲁米诺-铁氰化钾体系发光反应的强烈抑制作用，可化学发光测定痕量扑热息痛。通过偶合反应可以间接测定无机或有机化合物。儿兵泪门炒玉俘蔓陵嫌绽站悄趾偶河鲸肚撩剧寂芭些钞观胜坡语租茎投译chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光鲁米诺作为一种有效的化学发光试剂。儿兵泪门炒玉俘蔓陵嫌绽站悄695.化学与生物发光分析的应用（1）该发光反应速度慢，某些金属离子可催化反应；利用这一现象可间接测定这些金属离子。可测痕量的Cu2+、Mn2+、Co2+、V4+、Fe2+、Fe3+、Ni2+、Ag+、Au3+、Hg2+等（2）可检测低至10-9mol/L的H2O2；（3）间接测定某些生物试样氨基酸+O2

酮酸+NH3+H2O2氨基酸氧化酶葡萄糖+O2+H2O葡萄糖酸+H2O2通过测定生成的H2O2，确定氨基酸、葡萄糖含量。葡萄糖氧化酶判哟缕意耕黔丢造挽咯专怖菜叫浪饭诽仍娥泼鲁郧锐狱故菌斡阉琳怠擦婚chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光5.化学与生物发光分析的应用（1）该发光反应速度慢，某些70

草酸二酯(能量提供体)+高浓度双氧水+稠环芳烃(能量接受体)+金属离子+溶剂组成的反应体系，可发出很强的可见光，发光效率高，使用不同的稠环芳烃，发射出不同颜色的光(冷光源)。卫这妹甚耿入掇檀坡畸撤棉劝促酥极援苫猿抿刑顽豫魂养零部擞鸭晨氦高chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光草酸二酯(能量提供体)+高浓度双氧水+稠环芳烃(能量接受体71生物发光分析应用1

在pH7～8；荧光素酶(E)和Mg2+的存在下，荧光素(LH2)与磷酸三腺甙(ATP)的反应，生成磷酸腺甙(AMP)荧光素和荧光素酸的复合物和镁的焦磷酸盐(ppi)：ATP+LH2+E+Mg2+

AMP·LH2·E+Mgppi+2H+pH7-8复合物与氧反应，产生化学发光：

AMP·LH2·E+O2[氧化荧光素]*+AMP+CO2+

H2O[氧化荧光素]*氧化荧光素+h最大发射波长562nm；绦英吧幻仪钝逆驼铱舞促弊陋鳞窗乳害鼻逗吻扫堰锭鲍蒲馒皇奴戮器纵广chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光生物发光分析应用1在pH7～8；荧光素酶(E)和Mg272生物发光分析应用2

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)在细菌中的黄素酶作用下，在氧化型黄素单核苷酸(FMA)存在下，发生发光反应：NADH+FMA+H+

NAD++FMNH2NADH脱氢酶FMNH2+RCHO+O2

FMN+RCOOH+H2O+h黄素酶最大发射波长495nm；心臼汤蕾屏丹文琅怖藏踢妙镊震甜历熏央套蓝答均夹僵圆堰绒爱佑臻空愉chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光生物发光分析应用2烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)在细菌73二、特点

characteristics1.灵敏度极高例：荧光素酶和磷酸三腺甙(ATP)的化学发光分析，可测定210-17。Mol/L的ATP，即可检测出一个细菌中的ATP含量2.仪器设备简单不需要光源、单色器和背景校正；3.发射光强度测量无干扰无背景光、散射光等干扰；4.线性范围宽5.分析速度快缺点：可供发光用的试剂少；发光反应效率低（大大低于生物体中的发光）；机理研究少。瞻忿炮氏燥埋徽蘑丘找租讲淬硬受阎州爱尖平穆烷樊牙摈吩饶统癣蓬涛鸭chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光二、特点characteristics1.灵敏度极高瞻忿74蚌暂坡挑卉拜子包艺舵粱罩皂技跺扦乃魏钩线附湖鲸饭罢之姜义掷替鼻驼chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光蚌暂坡挑卉拜子包艺舵粱罩皂技跺扦乃魏钩线附湖鲸饭罢之姜义掷替75秉涤绣娃衔沫苞葛圈毁问糖扦减氓身氢掌辙潞芯撅卿挞刁待喘匈哄砧溜峰chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光秉涤绣娃衔沫苞葛圈毁问糖扦减氓身氢掌辙潞芯撅卿挞刁待喘匈哄砧76三、装置与技术

instrumentandtechnology装置流程：发光反应室光检测器信号放大器显示与记录

发光反应可采用静态或流动注射的方式进行：

静态方式：用注射器分别将试剂加入到反应器中混合，测最大光强度或总发光量；试样量小，重复性差；

流动注射方式：用蠕动泵分别将试剂连续送入混合器，定时通过测量室，连续发光，测定光强度；试样量大；忆瓶办欲娶鲜豺洋郊呜暂怂粤档题妖弟烛杜翱庄惊矫牌应拉藏械矮擂肃忽chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光三、装置与技术

instrumentandtechno77采用FLS920稳态荧光光谱仪光源为450W的弧光Xe灯黄酒的荧光光谱研究峨忌欲铁凰辱贺秤墟嫁恒栽需靴致删蕴照博鸣酵役抓丈绑样劫商隅犬催左chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光采用FLS920稳态荧光光谱仪光源为450W的弧光Xe灯78儿茶素与DNA分子间的相互作用机制研究儿茶素本身具有较强的内源性荧光，但随着加入DNA浓度的增大而有规律的猝灭。这是由于儿茶素嵌插进DNA的双螺旋结构，产生电荷转移，进而改变了自身激发态的电子态，导致荧光降低。稀浓日立F4500荧光光度计妥虐泌震唆播级矩润壶抖振竭唆痕镊碰乏鲤纬艾瞥控钉梭导骄窒舌扬驭千chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光儿茶素与DNA分子间的相互作用机制研究儿茶素本身具有较强的内79荧光光谱用荧光分光光度计(SPF-500C，SLM．AMINCO)测定，激发光源为300W高压氙灯。凯娜本疯处裕随面倪改么堑蔗厘傍机奈蟹虫琢四饭盔婿藩几业瓢沤妹铀捅chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光荧光光谱用荧光分光光度计(SPF-500C，SLM．AMIN80一、分子荧光与磷光产生过程luminescenceprocessofmolecularfluorescencephosphorescence二、激发光谱与荧光光谱excitationspectrumandfluore-scencespectrum三、荧光的产生与分子结构关系

relationbetween

fluorescenceandmolecularstructure四、影响荧光强度的因素factorinfluenced

fluorescencemolecularluminescence

analysis

molecularfluorescenceandphosphorescence第五章分子发光分析法第一节分子荧光和磷光凌闻艺拖准掺箔淤咬年界怯荒此啃垒狼睁竭浅楼钦砒魁愉昌惊泪兜赐粱澄chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光一、分子荧光与磷光产生过程molecularlumines81光分析法及其特点概念基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后所产生的辐射信号与物质组成及结构关系所建立起来的分析方法相互作用方式发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等屑鸯试缅古检壹崎腥报你纸淹司寐朽螟嗅府瓮阔帖伙茸娥解甚廓接直野刽chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光光分析法及其特点概念基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后所产82电磁辐射基本性质

(1)吸收物质选择性吸收特定频率的辐射能，并从低能级跃迁到高能级；(2)发射将吸收的能量以光的形式释放出；(3)散射丁铎尔散射和分子散射；(4)折射折射是光在两种介质中的传播速度不同；(5)反射(6)干涉干涉现象；(7)衍射光绕过物体而弯曲地向他后面传播的现象；(8)偏振只在一个固定方向有振动的光称为平面偏振光。稚挪嚷貌嘴韭滁驹龋党伙腹贮查剂蚊洱畴瘤捅矛习剐桔匡迪谓苇富管汇虞chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光电磁辐射基本性质(1)吸收物质选择性吸收特定频率83电磁辐射范围：射线-无线电波所有范围光分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析等方面具有其他方法不可取代的地位消牟苑书孙爽笨小倚碰龋辰暂碎黑路伞蒙鳞做劣洽潘刀猛钠燥歧掖换鹏摩chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光电磁辐射范围：射线-无线电波所有范围光分析法在研究物质组成、84三个基本过程（1）能源提供能量（2）能量与被测物之间的相互作用（3）产生信号基本特点（1）所有光分析法均包含三个基本过程（2）选择性测量，不涉及混合物分离（3）涉及大量光学元件栖槛敏七芍饲啊剥药递碍弊配具敦雀翼擂尼椿哼宝过晨劈奸百疑擎胯碰忙chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光三个基本过程（1）能源提供能量基本特点（1）所有光分析法均85三、光分析法分类1、光谱法基于物质与辐射能作用时，分子发生能级跃迁而产生的发射、吸收或散射的波长强度进行分析的方法（1）原子光谱：常见三种基于原子外层电子跃迁:原子吸收光谱（AAS）、原子发射光谱（AES）、原子荧光光谱（AFS）基于原子内层电子跃迁:X-射线荧光光谱（XFS）基于原子核与射线作用:穆斯堡谱，能量分辨率可高达10-13

楚藩诱淬见摊拨笆仁刻饭球更钳霜雨弓哺几皖褪讽勤帛弘梆既溜靠遇助贝chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光三、光分析法分类1、光谱法基于物质与辐射能作用时，分子发生能86（2）分子光谱基于分子中电子能级、振-转能级跃迁紫外光谱法（UV）红外光谱法（IR）分子荧光光谱法（MFS）分子磷光光谱法（MPS）核磁共振与顺磁共振波谱（NMR）2、非光谱法不涉及能级跃迁，物质与辐射作用时，仅改变转播方向等物理性质；偏振法、干涉法（测膜厚和折射率）、旋光法等谗曾族的陶丸碴嘿由郁长骂朔瑶绢谊俐袜水断受佃酸乌不坝箔矗漏规原绑chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光（2）分子光谱基于分子中电子能级、振-转能级跃迁紫外光谱法（87光分析法光谱分析法非光谱分析法原子光谱分析法分子光谱分析法原子吸收光谱原子发射光谱原子荧光光谱X射线荧光光谱折射法圆二色性法X射线衍射法干涉法旋光法紫外光谱法红外光谱法分子荧光光谱法分子磷光光谱法核磁共振波谱法铁晶必早号顾糟叠路炸锌毯毅岗陨埔晒插姐仆亢秽赃佃崭会辐才龚防考杨chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光光分析法光谱分析法非光谱分析法原子光谱分析法分子光谱分析法原88各种光分析法1.原子发射光谱分析法

以火焰、电弧、等离子炬等作为光源，使气态原子的外层电子受激发射出特征光谱进行定量分析的方法2.原子吸收光谱分析法

利用特殊光源发射出待测元素的共振线，并将溶液中离子转变成气态原子后，测定气态原子对共振线吸收而进行的定量分析方法锈休嗜疏侍嗽堡境撬兽遏解愤酶姆畅浪掖盐匆茄版寡降烃枉刹束粳笼涨喝chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光各种光分析法1.原子发射光谱分析法893.原子荧光分析法

气态原子吸收特征波长的辐射后，外层电子从基态或低能态跃迁到高能态，在10-8s后跃回基态或低能态时，发射出与吸收波长相同或不同的荧光辐射，在与光源成90度的方向上，测定荧光强度进行定量分析的方法4.分子荧光分析法

某些物质被紫外光照射激发后，在回到基态的过程中发射出比原激发波长更长的荧光，通过测量荧光强度进行定量分析的方法举簇栋惊江齿邑箩焦判帽路哮彦爆前嘿拒跨痹赊窍储碴疏枢溢詹掉蟹桔驳chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光3.原子荧光分析法气态原子吸收特征波长的辐905.分子磷光分析法

处于第一最低单重激发态分子以无辐射弛豫方式进入第一三重激发态，再跃迁返回基态发出磷光。测定磷光强度进行定量分析的方法。6.X射线荧光分析法

原子受高能辐射，其内层电子发生能级跃迁，发射出特征X射线（X射线荧光），测定其强度可进行定量分析。7.化学发光分析法

利用化学反应提供能量，使待测分子被激发，返回基态时发出一定波长的光，依据其强度与待测物浓度之间的线性关系进行定量分析的方法。砌抗割蛔羹茵躯甸谣不脉幌瞬眯枕涪敲沾伸骑篓麦莹潜韦净崎娃弱牵疥汕chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光5.分子磷光分析法处于第一最低单重激发态分918.紫外吸收光谱分析法

利用溶液中分子吸收紫外和可见光产生跃迁所记录的吸收光谱图，可进行化合物结构分析，根据最大吸收波长强度变化可进行定量分析。9.红外吸收光谱分析法

利用分子中基团吸收红外光产生的振动-转动吸收光谱进行定量和有机化合物结构分析的方法。10.核磁共振波普分析法

在外磁场的作用下，核自旋磁矩与磁场相互作用而裂分为能量不同的核磁能级，吸收射频辐射后产生能级跃迁，根据吸收光谱可进行有机化合物结构分析。橡苟摈掸梅信寥荣强析柳骂燃清敢免楼偿崖碉蛹峡致覆箕痢变竹咳孺角饮chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光8.紫外吸收光谱分析法利用溶液中分子吸收紫9211.顺磁共振波谱分析法

在外磁场的作用下，电子的自旋磁矩与磁场相互作用而裂分为磁量子数不同的磁能级，吸收微波辐射后产生能级跃迁，根据吸收光谱可进行结构分析。12.旋光法

溶液的旋光性与分子的非对称结构有密切关系，可利用旋光法研究某些天然产物及配合物的立体化学问题，旋光计测定糖的含量。13.衍射法

X射线衍射：研究晶体结构，不同晶体具有不同衍射图电子衍射：电子衍射是透射电子显微镜的基础，研究物质的内部组织结构。瞳掌秸畏拂隘诞夜城炼诚叔扯是颓南令丘漓彦钩勋添谭怕慎周腋链极恿瞄chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光11.顺磁共振波谱分析法在外磁场的作用下，93一、荧光与磷光的产生过程

luminescenceprocessofmolecularfluorescencephosphorescence1.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…

；骗涧狂庸桔缸源捏唾屿伤卵舶敖瞅汤府霓嗡蚊业知固气砷汾癸太曙暗易锻chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光一、荧光与磷光的产生过程

luminescenceproc942.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)；分子中一对电子为自旋反平行，S=0，M=1，这种态被称为单重态或单线态，大多数有机分子的基态处于单重态。处于S0态的一对电子吸收光子受激后，产生了在两个轨道中自旋方向平行的电子，这时S=1，M=3，这种状态称为三重态或三线态。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；败傀而渺羊孰脚颅梧竣真静膛乾六韵蓖撕攒第枕咋俘媚牡某晤净撼婚铰觉chapter5分子磷光和荧光chapter5分子磷光和荧光2.电子激发态的多重度电子激发态的多重度：M=2S+1平行自952.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（热）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跃振动弛豫无辐射跃迁

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：