分析化学11荧光课件

第11章荧光分析法

Molecularfluorometry第11章荧光分析法Molecularfluorome111.1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（molecularfluorometry）11.1概述荧光：物质分子接受光子能量被激发后，从激2自旋量子数s=1/2或-1/2总自旋量子数S＝0多重性2S＋1＝111.2基本原理基态单重态激发单重态激发三重态自旋量子数s=1/2或-1/2总自旋量子数S＝0多重性3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荧光和磷光产生示意图吸收振动内部能量转换荧光发射体系间磷光发4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5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关于荧光荧光的产生需经历两个过程：吸收第一激发单重态的最低振6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

例题1.所谓荧光，即某些物质经入射光照射后，吸收了入射711.2.2激发光谱与发射光谱

1.激发光谱：excitationspectrum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/emissionspectrum

F–λexF-λem表示在所发射的荧光中各种波长组分的相对强度。11.2.2激发光谱与发射光谱1.激发光谱：excit8荧光光谱的特征（1）斯托克斯位移（Stokesshift）：λem＞λex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荧光光谱的特征（1）斯托克斯位移（Stokesshift）9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长有关荧光光谱的特征（2）荧光光谱的形状与激发波长无关产生原因：荧10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：11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

例题下列说法哪个是错误的？12

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11.2.3分子结构与荧光的关系分子产生荧光必须具备13

荧光效率（荧光量子产率）1.荧光效率

φf0～1荧光效率（荧光量子产率）1.荧光效率φf0～114

2.分子结构对荧光效率的影响分子产生荧光必须具备两个条件：1.强的紫外－可见吸收2.一定的荧光效率长共轭结构分子的刚性和共平面性取代基作用2.分子结构对荧光效率的影响分子产生荧光必须具备两个15λex205nm286nm356nmλem278nm321nm404nm

φf0.110.290.36

（1）长共轭结构结论：π电子共轭程度越大，荧光强度（荧光效率）越大，荧光波长长移λex205nm286nm16联苯φf0.2芴φf1.0（2）分子的刚性和共平面性联苯φf0.2芴φf1.0（2）分17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18（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、－OH、－OCH3、－NHR、－NR2荧光效率提高、荧光波长长移－COOH、－NO2、－C＝O、－NO、卤素荧光效率减弱甚至熄灭（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19例题关于荧光效率，下面错误的叙述是：A具有长共轭的ππ*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

例题关于荧光效率，下面错误的叙述是：2011.2.4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11.2.4影响荧光强度的外部因素温度学习目的:211.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？A0℃B-100℃C-200℃D-300℃

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？1222.溶剂萘在下列哪种溶剂中的荧光强度最强？A1－氯丙烷B1－溴丙烷C1－碘丙烷D1，2－二氯丙烷一般情况下，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2.溶剂萘在下列哪种溶剂中的荧光强度最强？一般情况下，荧光233.pH的影响苯胺在下列哪种条件下荧光强度最强？ApH＝1BpH＝3CpH＝13DpH＝10当荧光物质本身是弱酸或弱碱时，溶液的酸度对荧光强度有较大影响，主要是因为在不同酸度中分子和离子间的平衡的改变。3.pH的影响苯胺在下列哪种条件下荧光强度最强？当244.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4.荧光熄灭的影响荧光熄灭，又称荧光猝灭，255.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26分析化学11荧光课件2711.3定量分析方法Quantitativeanalysisoffluorometry11.3定量分析方法Quantitativeanaly2811.3.1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:消除透射光的影响11.3.1荧光强度与荧光物质浓度的关系1.观测方向:29关于灵敏度的问题紫外可见:10-5荧光:10-7关于灵敏度的问题紫外可见:10-5荧光:10-730•••••csFs－F0Fx－F0cx11.3.2定量分析方法1、标准曲线法•••••csFs－F0Fx－F0cx11.3.2定量分析3111.3.2定量分析方法2、比例法（对照法）11.3.2定量分析方法2、比例法（对照法）32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3311.4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11.4荧光分析技术及应用光源激发单色器样品池发射检34

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250~700nm，300~400nm谱线强度几乎相等光电倍增管激发单色器、发射单色器石英、四面透光1.光源荧光分光光度计的主要部件氙灯：353、作用1、荧光试剂（荧光探针）2、化学物质（1）提高测定的灵敏度和选择性（2）扩大荧光分析法的应用范围11.4.2应用与示例（1）荧光胺（2）邻苯二甲醛（3）丹酰氯3、作用1、荧光试剂（荧光探针）2、化学物质（1）提高测定的36第11章荧光分析法

Molecularfluorometry第11章荧光分析法Molecularfluorome3711.1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（molecularfluorometry）11.1概述荧光：物质分子接受光子能量被激发后，从激38自旋量子数s=1/2或-1/2总自旋量子数S＝0多重性2S＋1＝111.2基本原理基态单重态激发单重态激发三重态自旋量子数s=1/2或-1/2总自旋量子数S＝0多重性39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荧光和磷光产生示意图吸收振动内部能量转换荧光发射体系间磷光发40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41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关于荧光荧光的产生需经历两个过程：吸收第一激发单重态的最低振42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

例题1.所谓荧光，即某些物质经入射光照射后，吸收了入射4311.2.2激发光谱与发射光谱

1.激发光谱：excitationspectrum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/emissionspectrum

F–λexF-λem表示在所发射的荧光中各种波长组分的相对强度。11.2.2激发光谱与发射光谱1.激发光谱：excit44荧光光谱的特征（1）斯托克斯位移（Stokesshift）：λem＞λex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荧光光谱的特征（1）斯托克斯位移（Stokesshift）45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长有关荧光光谱的特征（2）荧光光谱的形状与激发波长无关产生原因：荧46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：47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

例题下列说法哪个是错误的？48

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11.2.3分子结构与荧光的关系分子产生荧光必须具备49

荧光效率（荧光量子产率）1.荧光效率

φf0～1荧光效率（荧光量子产率）1.荧光效率φf0～150

2.分子结构对荧光效率的影响分子产生荧光必须具备两个条件：1.强的紫外－可见吸收2.一定的荧光效率长共轭结构分子的刚性和共平面性取代基作用2.分子结构对荧光效率的影响分子产生荧光必须具备两个51λex205nm286nm356nmλem278nm321nm404nm

φf0.110.290.36

（1）长共轭结构结论：π电子共轭程度越大，荧光强度（荧光效率）越大，荧光波长长移λex205nm286nm52联苯φf0.2芴φf1.0（2）分子的刚性和共平面性联苯φf0.2芴φf1.0（2）分53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54（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、－OH、－OCH3、－NHR、－NR2荧光效率提高、荧光波长长移－COOH、－NO2、－C＝O、－NO、卤素荧光效率减弱甚至熄灭（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55例题关于荧光效率，下面错误的叙述是：A具有长共轭的ππ*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

例题关于荧光效率，下面错误的叙述是：5611.2.4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11.2.4影响荧光强度的外部因素温度学习目的:571.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？A0℃B-100℃C-200℃D-300℃

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？1582.溶剂萘在下列哪种溶剂中的荧光强度最强？A1－氯丙烷B1－溴丙烷C1－碘丙烷D1，2－二氯丙烷一般情况下，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2.溶剂萘在下列哪种溶剂中的荧光强度最强？一般情况下，荧光593.pH的影响苯胺在下列哪种条件下荧光强度最强？ApH＝1BpH＝3CpH＝13DpH＝10当荧光物质本身是弱酸或弱碱时，溶液的酸度对荧光强度有较大影响，主要是因为在不同酸度中分子和离子间的平衡的改变。3.pH的影响苯胺在下列哪种条件下荧光强度最强？当604.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4.荧光熄灭的影响荧光熄灭，又称荧光猝灭，615.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62分析化学11荧光课件6311.3定量分析方法Quantitativeanalysis