四川大学仪器分析分子发光分析法答案

1、四JI大学仪器分析第八章分子发光分析法答案第八章 分子发光分析法根本要求：了解荧光的产生与影响荧光强度的因素,掌握分子荧光光谱法的定量关系与应用特点,重点：荧光光谱法的定量关系、应用特点.难点：荧光的产生与影响荧光强度的因素.参考学时：3学时作业参考答案1 .简述荧光法产生的根本原理.具有什么样结构的物质最容易发荧光？答:物质受电磁辐射激发后,被激发的分子从 第一电子激发单重态 的最低振动能级回到基 态而发射荧光,基于测量化合物的荧光而建立起来的分析方法即为荧光分析法.芳香族化合物、带有平面刚性结构的化合物、带稠环结构的化合物容易发荧光.2 .解释以下名词：单重态、三重态、荧光、振动弛豫、内转

2、换、外转换、失活、系间窜跃、荧光量子产率、激发光谱、荧光光谱答:单重态：电子自旋都配对的分子的电子状态称为单重态.三重态:有两个电子自旋不配对而同方向的状态.荧光:受光激发的分子从第一激发单重态Si的最低振动能级回到基态 S0所发出的辐射；振动弛豫：由于分子间的碰撞,振动激发态分子由同一电子能级中的较高振动能级失活至较低振动能级,多余的振动能以热的形式失去的过程.内转换：在相同激发多重态的两个电子能级间,电子由高能级以无辐射跃迁方式进到较低能级的分子内过程.外转换：激发态分子与溶剂或其她溶质间的相互作用与能量转换而使荧光或磷光强 度减弱甚至消失的过程.失活:激发态分子不稳定,她要以辐射跃迁或无

3、辐射跃迁的方式回到基态,这就就是激发态分子的失活.系间窜跃：激发态分子的 电子自旋发生倒转而使分子的多重态发生变化的无辐射跃 迁过程.荧光量子产率：表示物质分子发射荧光的水平.荧光量子产率=发射荧光的分子数/激发态的分子数=发射的光子数 /吸收的光子数激发光谱：在荧光最强的波长处测量随激发光波长的改变而变化的荧光强度,将荧光强度对激发光波长作图,即得到激发光谱,实际为荧光物质的吸收光谱.荧光光谱：如果将激发光的波长固定在最大激发波长处,测量不同荧光波长处荧光的强度,将荧光强度对荧光波长作图便得到荧光光谱或称发射光谱.3 .溶液中,溶剂的极性、pH值及温度就是如何影响荧光强度的.答:溶剂的影响：

4、随着溶剂极性增加,荧光物质的n兀嫩迁能量增大,兀一携迁的能量降 低,从而导致荧光强度增加,荧光波长红移.溶剂假设能与荧光物质形成氢键或使荧光物质的电离状态改变,会使荧光强度、荧光波长改变.含重原子的溶剂 碘乙烷、四澳化碳能 使荧光减弱.溶剂纯度对荧光强度的影响也很大. 当溶剂中含卤素或重金属原子时 ,荧光 强度降低.pH值的影响:pH值对荧光强度的影响 就是可逆的,含酸、碱性取代基的芳香化合物 的荧光一般都与pH值有关,一些荧光物质在酸性或碱性溶液中会发生水解.而不会离解 的荧光物质在任何 pH值均产生荧光.温度的影响：温度降低会增加荧光强度,由于降低了碰撞与非辐射失活的概率.四JI大学仪器分

5、析第八章分子发光分析法答案4 .荧光物质浓度高时,为什么会发生荧光强度偏离F=2、3K'10 sbe光系式的情况？答：由Lambert-Beer定律可知尸K 'o1 -e 2' 303 £ b滔此式中的指数项展开,当£ be0、05、 I0一定时,荧光强度F=Ke,所以低浓度时,溶液的荧光强度与荧光物质浓度呈线性关系.当e变得足够大使得吸光度、超过 0、05时,F将偏向浓度轴.原因很多.首先就是数学 上的近似带来的误差,其次就是入射光被强烈地吸收,造成溶液内部的入射光强锐减.当溶液浓度增加时,发光物质分子间碰撞还会产生自猝灭.当荧光化合物的发射波长与

6、吸收峰重叠时,液体内部激发态分子所发射的荧光在通过外部溶液时被同类分子吸收,因而浓度增加同时会导致自吸收增强.5 .试述为彳f么兀-兀*型跃迁的荧光要比兀*-n型荧光易发生而且强度大. 答：T-兀型跃迁产生的荧光要比 兀-n型荧光强度大而且易发生,就是由于 乃兀跃迁属于电 子自旋允许的跃迁,具有较大的§它一般比属于禁阻跃迁的 n-兀默迁e大100-1000倍,其 次乃兀跃迁的寿命约10-7-10-9s比n-兀跃迁的寿命10-510-7要短,因而在与各种失活过程 竞争中兀跃迁更有利此外,在乃兀跃迁过程中,因S1与T1能级差较大,通过系间窜跃至 三重态的速率常数也较小,这也有利于荧光发射

7、.6 .荧光激发光谱与发射光谱之间有什么关系？答:激发光谱与发射光谱大致呈 “镜像对称.发射光谱的形状与基态中振动能级的分布 状况有关,而激发光谱的形状那么反映了第一电子激发单重态 中振动能级的分布.基态与第一电子激发单重态中的振动能级分布情况类似,所以激发光谱与发射光谱大致呈镜像对称.7 .用什么方法可以提升荧光分析法的灵敏度答:增大光源辐射强度10增加激发与发射光栅的宽度,放大荧光信号增加光电倍增管PMT的电压.8 .试比拟紫外-可见分光光度计与荧光光度计的异同点. 不同点：第一就是光源不同.荧光光度计光源为高压汞蒸气灯与高压氤弧灯,紫外-可见分光光度计用的光源就是鸨灯、碘鸨灯、氢灯等 ；

8、第二就是吸收池不同.在荧光分光光度计中 的荧光池 就是四面透明；透过荧光池的激 发光方向与被测物发射的荧光就是相互 垂直的；而在紫外-可见分光光度计中,比色皿就 是两面透明；入射光与检测器 就是在同一直线上.相同点：都就是由光源、单色器、吸收池、检测器四大主要局部组成.9 .与过渡金属离子相比,非过渡金属离子的荧光螯合物要多,这就是为什么？ 答:金属离子与有机配位体所形成的配合物的发光水平,与金属离子以及有机配位体结构特性有很大关系.金属离子可分为三类：第一类就是离子的外电层具有与惰性气体相同的 结构,为抗磁性的离子,它与含有芳基的有机配位体形成配合物时多数会发生较强的荧光 , 由于这类离子与

9、有机配位体配合时,会使原来有机配位体的单线最低电子激发态S1为n,兀1*能层转变为兀,兀1*能层,并使原来的非刚性平面结构转变为刚性的平面结构,使原来不发荧光或弱荧光的有机配位体转变为发强荧光者.此类配合物的荧光强度随金属离子 的原子量增加而减弱,吸收蜂与发射峰也相应向长波长方向移动,这一类配合物系由配位体L吸光与发光,故称LL*发光.第二类金属离子亦具有惰性气体的外层电子结构与具有抗磁性,然而其次外电子层为含有未充满电子的f层.这类金属离子会产生 ff*吸光跃迁,亦会产生f*-f发光跃迁,但都 较微弱,可就是当它们与有机配位体生成二元配合物之后,由于f*能层多在配位体最低单线态的S1的兀,兀

10、1*能层下方,因此被激发的有机配位体的能量可能转移给金属离子m而四JI大学仪器分析第八章分子发光分析法答案产生金属离子激发态 m*即m m*跃迁,然后由激发态金属离子 m*返回基态离子 m而 产生m* m发光.第三类金属离子为过渡金属离子,它们与有机配位体所生成的配合物,大多数不发生荧光 与磷光,其原因尚不清楚,目前有两种说法：一就是认为它们就是顺磁性物质,可能产生可逆的电荷转移作用而导致荧光猝灭,二就是认为顺磁性与过渡金属的重原子效应引起电子自旋-轨函耦合作用,使激发态分子由单线态转入三线态,而后通过内转换去活化,在少数情况下,亦发现过渡金属离子会发光.10 .试述化学发光分析的根本原理.它

11、与荧光法有什么异同点？答:在某些化学反响中,某种反响产物或共存物分子由于吸收了反响产生的化学能,由基态跃迁至较高电子激发态中各个不同的振动能级,然后经过振动弛豫或内转换到达第一电子激发态的最低振动能级 ,由此以辐射的形式放出能量跃回到基态.在个别的情况下,它可以通过系间穿跃到达亚稳的三重态,然后再回到基态的各个振动能级,并产生磷光辐射,这两种光都就是化学发光.物质的化学发光光谱与该物质的荧光光谱个别的情况下与磷光光谱就是十分相似的,只就是荧光与磷光就是以光来激发,而化学发光那么就是靠化学能来激发的.11 .化学发光反响需要满足的条件就是什么？A.化学反响要提供足够的能量,而这一化学能又能被反响

12、分子所吸收,形成一种激发态的产物.至少要有一种物质能够接受化学反响能量,形成激发态.化学发光反响的4G通常在 40-70 kcal/mol.B.在反响条件下,激发态分子或原子,能够以电磁辐射的形式释放出光子,回到基态；或者它能够转移能量到另一个分子上而使此分子被激发；这一分子回到基态时,释放出光子.满足上述条件的通常就是氧化复原反响！12 .什么就是化学发光效率？化学发光效率愈大,化学发光的弓II度愈大,这个说法就是否正确？化学发光效率 CL表示一个化学发光反响中的发光水平,它也等于产生激发态的化学效率 r激发态的分子数/反响分子数与激发态分子的发射效率 发射光子数/激发态的 分子数的乘积.化学发光效率越大,化学发光的强度就越大,这个说法就是错误的.发光强度与发光试剂的发光效率、发光时间以及发光试剂的浓度有关.不能单纯说化学发光效率越大,化学发光的强度就越大.13、化学发光分析有些什么特点与短处？化学发光分析法具有以下特点： 极高的灵敏度2 M0-11 mol/L;化学发光具有较好的选择性不同的化学反响很难产生出同一种发光物质;仪器装置比拟简单,不需要复杂的分光与光强度测量装置干预滤光片,光电倍增管; 分析速度快,一次分析在1min之内就可完成,适宜进行自动连续测定.定量线性范围宽,化学