第五章分子发光分析(2)

1、第五章第五章 分子发光分析分子发光分析molecular luminescence analysis荧光是光致发光，其强度的决定因素：荧光是光致发光，其强度的决定因素：入射光入射光荧光荧光1.荧光的波长荧光的波长；最大发射波长最大发射波长补充：什么是荧光光谱和激发光谱？补充：什么是荧光光谱和激发光谱？补充：什么是荧光光谱和激发光谱？补充：什么是荧光光谱和激发光谱？荧光是光致发光，其强度的决定因素：荧光是光致发光，其强度的决定因素：入射光入射光荧光荧光2.入射光的波长；入射光的波长； 因为物质对光具有选择性吸收，光被吸收强度越大，因为物质对光具有选择性吸收，光被吸收强度越大，说明有越多的分子被激

2、发到激发态，如果量子产率说明有越多的分子被激发到激发态，如果量子产率一定的话，荧光强度就越大；一定的话，荧光强度就越大；举例：举例：325nm400nm250nm最大发射波长最大发射波长如何选择最佳的入射光波长呢？如何选择最佳的入射光波长呢？如何应用荧光分析法进行定量分析？如何应用荧光分析法进行定量分析？1.找出最大吸收波长和最大发射波长；找出最大吸收波长和最大发射波长；2.用标准溶液根据用标准溶液根据I=KC作出标准曲线；作出标准曲线；3.样品荧光强度样品荧光强度I的测定。的测定。为什么荧光分析法比一般吸光光度法灵敏度高？为什么荧光分析法比一般吸光光度法灵敏度高？I If f= = 2.32

3、.3 I I0 0k kbCbCK KC C第三节第三节 分子磷光分析法分子磷光分析法 Molecular Phosphorescence Analysis掌握要点：掌握要点：1.磷光和荧光的区别；磷光和荧光的区别； 2.磷光强度影响因素；磷光强度影响因素； 3.磷光仪器；磷光仪器； 4.磷光分析法的应用。磷光分析法的应用。一、概述一、概述定义：定义：磷光磷光是分子从是分子从三重激发态的最低能级三重激发态的最低能级跃迁至跃迁至基态时所产生的辐射。基态时所产生的辐射。特点：磷光波长比相应的荧光更长；特点：磷光波长比相应的荧光更长； 发射时间比荧光的长；发射时间比荧光的长； 温度对磷光的影响远远大

4、于荧光。温度对磷光的影响远远大于荧光。1.定义和特点定义和特点2.磷光强度和定量分析法磷光强度和定量分析法被激发的分子数产生磷光分子数当分析物质浓度很小时，当分析物质浓度很小时，I Ip p= = 2.32.3 I I0 0k kbCbCK KC C二、磷光强度的影响因素二、磷光强度的影响因素1.1.温度温度 室温条件下，溶剂分子运动剧烈，绝大多数处于激室温条件下，溶剂分子运动剧烈，绝大多数处于激发三重态的分子会与溶剂分子碰撞而失去能量回到基态，发三重态的分子会与溶剂分子碰撞而失去能量回到基态，所以很难产生磷光。所以很难产生磷光。 低温磷光分析法：温度降低，磷光会增强，通常在低温磷光分析法：温

5、度降低，磷光会增强，通常在液氮（液氮（77K77K）条件下物质形成刚性玻璃状测定。）条件下物质形成刚性玻璃状测定。 室温磷光分析法：加入表面活性剂较少分子与溶剂室温磷光分析法：加入表面活性剂较少分子与溶剂碰撞增强磷光；将分子固定在固体表面（如滤纸、硅胶）碰撞增强磷光；将分子固定在固体表面（如滤纸、硅胶）上，增大分子刚性，减少碰撞，增强磷光。上，增大分子刚性，减少碰撞，增强磷光。2.2.重原子效应重原子效应 当使用含有重原子的溶剂或者磷光物质内有重当使用含有重原子的溶剂或者磷光物质内有重原子取代剂，可以提高磷光强度，这种现象称为重原子取代剂，可以提高磷光强度，这种现象称为重原子效应。前者称为外部

6、重原子效应，后者为内部原子效应。前者称为外部重原子效应，后者为内部重原子效应。测定磷光时通常使用溶剂为重原子效应。测定磷光时通常使用溶剂为EPA(EPA(乙醇：乙醇：异戊烷：二乙醚异戊烷：二乙醚2 2：5 5：5 5（V/VV/V）) )，而使用，而使用EPAEPA：碘甲烷碘甲烷1010：1 1的混合溶剂有利增强磷光。的混合溶剂有利增强磷光。三、磷光分析仪器三、磷光分析仪器 荧光计上配上磷光测量附件即可对磷光进行测量。在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。有荧光发射的同时测量磷光。 测量方法：测量方法：（1 1）通常借助于荧光和磷）通常借助于荧光和磷光寿命的

7、差别，采用磷光光寿命的差别，采用磷光镜的装置将荧光隔开。镜的装置将荧光隔开。（2 2）采用脉冲光源和可控）采用脉冲光源和可控检测及时间分辨技术。检测及时间分辨技术。 室温测量时，不需要室温测量时，不需要杜瓦瓶。杜瓦瓶。四、磷光分析法的应用四、磷光分析法的应用1.1.稠环芳烃分析稠环芳烃分析 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）；见下表环芳烃和杂环化合物（致癌物质）；见下表2.2.农药、生物碱、植物生长激素的分析农药、生物碱、植物生长激素的分析 烟碱、降烟碱、新烟碱，烟碱、降烟碱、新烟碱，2 2，4-D4-D等分析等分析

8、检测限检测限0.01 0.01 g/cmg/cm-3-3 3.3.药物分析和临床分析药物分析和临床分析 见下表见下表第三节第三节 化学发光分析法化学发光分析法Chemiluminescence Analysis一、概述二、基本原理三、装置四、应用一一.概述概述化学发光分析法的定义化学发光分析法的定义：利用某些化学反应可以产生光：利用某些化学反应可以产生光的现象而建立起来的分析方法。的现象而建立起来的分析方法。特点：特点：1.1.物质跃迁到激发态的能量由化学反应化学能物质跃迁到激发态的能量由化学反应化学能提供；提供； 2.2.设备简单，便于仪器小型化；设备简单，便于仪器小型化； 3.3.分析速度

9、快；分析速度快； 4.4.灵敏度高；灵敏度高；荧光素酶和磷酸三腺甙荧光素酶和磷酸三腺甙(ATP)的的化学发光分析，可测定化学发光分析，可测定2 10-17mol/L的的ATP，即可检测出一个细菌中的即可检测出一个细菌中的ATP含量含量； 5.5.线性范围宽，一般可达线性范围宽，一般可达5 56 6个数量级。个数量级。二、二、基本原理基本原理 1. 1. 化学发光反应化学发光反应 在在化学反应化学反应过程中，某些化合物接受能量而被激发，从过程中，某些化合物接受能量而被激发，从激发态返回基态时，发射出一定波长的光。激发态返回基态时，发射出一定波长的光。 A +B = C + D* D* D + h

10、 （1）能够发光的化合物大多为）能够发光的化合物大多为有机化合物有机化合物，芳香族化合物；，芳香族化合物；（2）化学发光反应多为）化学发光反应多为氧化还原反应氧化还原反应，激发能与反应能相当，激发能与反应能相当 E=170300 kJ/mol；位于可见光区；位于可见光区；（3）发光持续时间较长发光持续时间较长，反应持续进行。，反应持续进行。 化学发光反应存在于生物体化学发光反应存在于生物体(萤火虫、海洋发光生物萤火虫、海洋发光生物)中，称中，称生物发光生物发光(bioluminescence)。2.2.化学发光反应的例子化学发光反应的例子（1 1）气相化学发光反应）气相化学发光反应a. NON

11、O与与O O3 3的发光的发光反应反应 NO + O3 NO2* NO2* NO2 + h 发射的光谱范围：发射的光谱范围：600875nm；b.氧原子与氧原子与SO2的发光反应的发光反应 O3 O2 + O （1000 C石英管中进行石英管中进行） SO2 + O + O SO2* + O2 SO2 * SO2* + h 最大发射波长：最大发射波长：200nm； O3 O2 + O （1000 C石英管中进行石英管中进行） NO + O NO2* NO2 * NO2 + h 发射光谱范围：发射光谱范围：4001400nm；d.氧原子与氧原子与CO的发光反应：的发光反应： CO + O CO2

12、* CO2 * CO2 + h 发射光谱范围：发射光谱范围：300500nm； c.氧原子与氧原子与NO的发光反应：的发光反应：（2 2）液相中的化学发光反应）液相中的化学发光反应鲁米诺在碱性溶液中与双氧水的发光反应鲁米诺在碱性溶液中与双氧水的发光反应3.3.化学发光效率化学发光效率化学效率：化学效率：emcecl参加反应的分子数参加反应的分子数发射光子的分子数发射光子的分子数参加反应加反应激发发态分子ce发光效率：发光效率：激发态分子数激发态分子数产生光子数产生光子数em时刻时刻t t 的化学发光强度的化学发光强度( (单位时间发射的光量子数单位时间发射的光量子数) )： dtdctIclc

13、ld dc c/d/dt t 分析物参加反应的速率；分析物参加反应的速率；总效率总效率4.4.化学发光强度与化学发光分析的依据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，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：对于一级动力学反应： cttcttIAttcl0cl0cldddd dc/dt =Kc； K 为反应速率常数。为反应速率常数。定量依据：定量依据：（1 1）在一定条件下，在一定条件下，峰值光峰值光强度与被测物浓度成线性强度与被测物浓度成线性；（2）在一定条件下，在一定条件下，曲线下面积为发光总强度曲线下面积为发光总强度(S)，其，其与被与被测物浓度成线性：测物浓度成线性：二、二、装置装置 装置流程：装置流程：发光反应室发光反应室光检测器光检测器信号放大器信号放大器显示与记录显示与记录 发光反应可采用发光反应可采用静态或流动注射静态或流动