分子发光分析法修改.ppt

1、2020/7/31，第8章分子发光分析，1。分子荧光分析，2。分子磷光分析，3。化学发光分析，MLS，2020/7/31，第7章分子发光分析，2020/7/31，第7章2020/7/31，第7章分子发光分析，1。分子荧光和磷光的产生过程，2。激发光谱和荧光光谱，4。影响荧光强度的因素，第1节分子荧光和磷光，2020/7/31，基态分子吸收能量(电能、热能、化学能或光能等)。)，电子从基态跃迁到激发态。M能量M* M热量M h分子吸收光能并被激发，跃迁到振动能级的三重态或单重态，并返回到基态发射的电磁辐射，这叫做荧光和磷光。荧光和磷光属于光致发光。1.荧光和磷光的产生过程，2020年7月31日。

2、1.根据分子结构理论讨论了荧光和磷光的产生机理。1.分子能级和跃迁分子发光属于分子发射光谱的范畴，发光过程涉及分子中电子能级的跃迁。基态(S0)和激发态(S1，S2，):吸收特定频率的辐射；量化；过渡到位一次；激发态基态：有很多方法和手段，其中最快的方法和最短的激发态寿命占主导地位。第一、第二和电子激发的单重态S1和S2；第一、第二和电子激发的三重态T1和T2。2020/7/31，2。电子激发态的多重性：M=2S 1 S是电子自旋量子数(0或1)的代数和。平行自旋比成对自旋更稳定(亨特法则)，所以在相同的激发态，三重态能级低于相应的单重态能级。大多数有机分子的基态都是单线态。S0T1，禁止转换

3、；通过其他渠道(部门间交叉)；进入的机会很小。2020/7/31，外部转换减弱或“淬灭”荧光或磷光。2020/7/31，3。激发态基态的能量转移途径。处于激发态的电子处于不稳定状态。当它们回到基态时，它们通过辐射跃迁(发光)和非辐射跃迁(发热)失去能量。激发态停留时间短、返回速度快的方式有较高的发生概率和较高的发光强度；荧光：10-710 -9 s，第一激发态单重态的最低振动能级基态；磷光：10-410秒，第一激发态三重态最低振动能级的基态。2020/7/31，辐射能量转移过程，荧光发射：单重态基态的最低振动能级被第一电子激发(这是S1 S0跃迁)，并发射波长为2的荧光；发射时间约为10-71

4、0-9秒。荧光发射的能量小于分子吸收的能量，波长较长。磷光发射：由第一个电子激发的三重态的最低振动能级(T1 S0跃迁)。发光速度非常慢：10-4100秒。灯熄灭后，可以持续一段时间。电子从S0进入T1的可能过程：(S0 T1禁止跃迁)S0激发态的振动弛豫与内部转换系统之间的振动弛豫T1交叉，2020/7/31；2.荧光(磷光)激发光谱和发射光谱；1.激发光谱具有固定的发射波长(选择最大发射波长)并扫描激发波长，可以得到化合物发射的荧光(磷光)强度与激发波长之间的关系曲线。荧光和磷光都属于光致发光，涉及两种辐射，即光吸收和光发射，因此它们都有两个特征光谱，即激发光谱和发射光谱。通过激发光谱，选

5、择最佳激发波长以发射具有最大荧光(磷光)强度的激发光波长，这通常表示为ex。2020/7/31，2。荧光(或磷光)强度和发射波长之间的关系可以通过固定激发波长(选择最大激发波长)和扫描发射波长来获得。通过发射光谱选择最佳发射波长原因：激发态分子是内部转移的振动弛豫和非辐射跃迁引起位移的主要原因；当发出荧光时，分子基态的不同振动能级也松弛到最低振动能级，这也导致能量损失。外部转换。2020/7/31，3。荧光光谱的基本特征。发射光谱的形状与激发波长无关。电子跃迁到不同的激发态能级，吸收不同波长的能量(如能级图2和1)，并产生不同的吸收带，但它们都返回到第一激发态的最低振动能级，然后跃迁回到基态的

6、每个振动能级，产生具有特定波长的荧光(如2)。荧光发射光谱是吸收光谱的镜像。通常，荧光发射光谱与其吸收光谱(与激发光谱形状相同)是镜像。这可以用荧光发射光谱和吸收光谱的起源来解释。2020/7/31，镜像规则出现的原因：(b)基态振动能级的分布与第一激发态相似。(a)激发光谱(吸收光谱)的形状表示分子的第一激发态的振动能级结构，而荧光光谱(发射光谱)表示分子基态的振动能级结构。2020/7/31，镜像规则的原因如下：(c)根据弗兰克-康登原理，在电子跃迁过程中，原子核的相对位置不变(近似)。如果吸收光谱中某一振动带的跃迁几率最大，则相反的跃迁几率在荧光发射光谱中也应该最大(表示峰到峰，低峰到低

7、峰)，这意味着出现了非镜像对称的峰。基于上述原因，荧光发射光谱和吸收光谱呈现镜面对称。2020/7/31、200、250、300、350、400、450、500蒽的荧光激发光谱、荧光发射光谱、激发光谱和荧光光谱(2)它具有一定的荧光量子产率。荧光量子产率():测量荧光物质的发光能力。它代表受激分子发出的荧光(或磷光)的比率，或2020/7/31。荧光量子产率与每个激发态能量释放过程的速率常数有关，可以用每个过程的速率常数来表示：荧光发射过程的速率常数取决于分子结构。各种非辐射跃迁过程的速率常数之和。它取决于分子所处的化学环境，也与化学结构有关。磷光的量子产率与荧光的量子产率相似。2020/7/

8、31，2。化合物的结构和荧光，(1)跃迁型：大多数能发荧光的化合物都是由*或n*跃迁激发，然后经历非辐射跃迁如振动弛豫，然后跃迁产生荧光。其中，*跃迁类型是产生荧光最重要的跃迁类型。(2)共轭效应：一种产生荧光(或磷光)的物质，其结构系统中的分子含有共轭双键。共轭体系越大，电子离域越大，越容易被激发，越容易产生荧光，荧光光谱向长波长移动。大多数荧光物质都有芳香环或杂环。芳环越大，荧光(或磷光)峰向长波长移动越多，荧光强度通常越强。2020/7/31，多种线性多环芳烃的荧光，2020/7/31，(3)刚性平面结构：刚性平面结构可以减少分子振动、与溶剂的相互作用和外部能量损失，因此具有很强的荧光性

9、。例如，荧光素和酚酞有相似的结构，荧光素有强烈的荧光，但酚酞没有。2020/7/31，(4)取代基效应(实验总结和推测):取代基性质(尤其是发色基团)对磷光体的荧光特性和强度有很大影响。给电子取代基增强荧光给电子基团包括-NH2、-NHR、-NR2、-OH、-OR、-CN等。s的影响取代基位置对芳烃荧光的影响如下：邻位取代基和对位取代基增强荧光，间位取代基通常抑制荧光。取代基的空间位阻对荧光也有明显的影响。2020/7/31，重原子效应：重原子被磷光体取代后，荧光减弱，而磷光趋于相应增强。芳香烃的这种效应被称为“重原子效应”。重原子取代通常指卤素(氯、溴和碘)原子取代。由于重原子中能级间的严重

10、交叉现象，磷光体中的电子自旋轨道耦合增强，系统间跃迁显著增加，导致荧光强度降低，磷光强度增加。2020/7/31，4。影响荧光强度的因素，外部因素1。溶剂的影响除了一般的溶剂效应，溶剂的极性、氢键和配位键的形成也会改变化合物的荧光；2.温度的影响荧光强度对温度的变化很敏感。随着温度的升高，外部转化失活的可能性增加。低温荧光分析受到重视。荧光发射*跃迁的主要电子跃迁类型，随着溶剂极性的增加，荧光光谱红移，荧光增强。邻-联苯中邻菲罗啉在不同温度下的荧光光谱，2020/7/31，3。溶液的酸碱度对酸碱化合物和溶液的酸碱度有很大的影响，需要严格控制。2020年7月31日，4。内部过滤和自吸收现象，自吸

11、收现象：化合物荧光发射光谱的短波长端与吸收光谱的长波长端重叠，导致自吸收；例如蒽化合物。内滤功能：溶液中含有能吸收荧光物质发出的荧光的成分，如色胺酸中的重铬酸钾；2020/7/31，5。荧光淬灭，荧光分子与溶剂分子或其他分子之间的相互作用使荧光强度降低或消失。(1)碰撞猝灭碰撞猝灭是荧光猝灭的主要类型之一。激发的单线态荧光分子、淬灭剂分子、2020/7/31，并且产生的化合物的淬灭也称为静态淬灭，这意味着基态荧光物质与淬灭剂反应产生非荧光化合物，这导致荧光淬灭。(2)产生的化合物、基态荧光物质、淬灭剂的淬灭，(3)氧的淬灭，O2可以说是荧光和磷光的最常见的淬灭剂。氧对溶液荧光的猝灭作用的原因是

12、复杂的，没有完全确定的说法，其中可能包含许多机理。2020/7/31，4。荧光物质的自猝灭，当荧光物质的浓度较大时，荧光强度会降低，并且荧光强度与浓度之间没有线性关系，这称为荧光物质的自猝灭。自猝灭可能有几个原因：(1)荧光分子之间的碰撞能量损失；(2)荧光物质的自吸收；(3)荧光分子的结合。2020/7/31，第5章分子发光分析，1。仪器和结构流程2。荧光分析和应用3。磷光分析的应用，第2节分子荧光和磷光分析，2020/7/31，卡里日蚀荧光分光光度计荧光，磷光化学/生物发光美国瓦里安科技中国有限公司，2020/7/31，1特殊点：有两个单色仪，光源和检测器通常成直角。2020/7/31、光

13、源、氙灯、激发单色仪、样品池、光电倍增管、数据处理仪器控制、发射单色仪、1。荧光光度计仪器光路图，2020/7/31，光源：氙灯和高压汞灯，染料激光器(可见紫外区)，氙灯：是荧光光谱仪中应用最广泛的光源之一。它是一种短弧气体放电灯，具有高光强和200800纳米范围内连续光源的特点。染料激光器：是一种新型荧光激发光源。2020/7/31，I0，It，IF，p，检测器：光电倍增管均为mos单色仪：荧光分析仪中使用最广泛的单色仪是双光栅光栅单色仪，第一个是选择激发光波长的激发单色仪，第二个是选择荧光发射波长的发射单色仪。在低级荧光计中，滤光器用作单色仪。2020/7/31，2。定量依据和方法：(1)

14、定量依据：荧光强度if与吸收光强度Ia和荧光量子效率成正比，由朗伯-比尔定律得出：荧光强度If:2020/7/31，对于稀溶液，当bC 0.05(磷光bC 0.01):If -荧光强度i0-入射光强度f -荧光量子产率b-吸收光路-摩尔吸收系数C -物质浓度，Ip -磷光强度i0-入射光强度p -磷光量子产率b-吸收光路-摩尔吸收系数C-物质浓度(2) 标准曲线法：直接荧光标准曲线法、荧光消光工作曲线法、比较法：在线性范围内，测量并比较标准样品和样品的荧光强度。2020/7/31，3。荧光分析的应用(1)无机化合物的荧光分析包括直接荧光法、荧光猝灭法、间接荧光法和催化荧光法。(a)通过直接荧光

15、方法由待检测元素和有机试剂组成的荧光复合物，并且可以通过检测复合物的荧光强度来确定元素的含量。(二)荧光猝灭法虽然有些元素不与有机试剂形成荧光络合物，但它们可以取代其他荧光络合物中的金属离子或有机试剂，形成更稳定的非荧光络合物或不溶性化合物，导致溶液的荧光强度降低。这种元素的含量可以由荧光强度降低的强度来确定。2020/7/31，(2)具有荧光特性的有机化合物和生物有机化合物，以及生物和药物化合物可以通过背光荧光分析直接测量。目前，研究的重点是：激光诱导荧光研究溶液中单分子行为；以荧光分子为探针的DNA研究。间接荧光分析法间接荧光分析法常用于分析某些阴离子，如氟-、氯化萘-等。它能从一些非荧光金属有机配合物中捕获金属离子并释放荧光配体，从而测定这些阴离子的含量。2020/7/31，磷光分光光度计，光学系统与荧光分光光度计之间的区别，样品池与荧光分光光度计之间的区别，含液氮的应时杜瓦瓶。利用荧光和磷光发射寿命的差异，低温磷光或固体磷光由于其更长的平均寿命和更大的冲击去激发而经常被使用。2020/7/31，第二，磷光分析的应用，1。稠环芳烃的分析采用固体表面室温磷光分析，快速