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§7 分子发光分析法 化学教研室 张威 主要内容 7-1 概述 7-2 分子荧光分析法及其原理 7-3 荧光分析仪器 7-4 定量分析方法 7-5 化学发光分析法 7-6 分子发光分析法的应用 7-1 概述 分子发光 分子发光分析法 光致发光 电致发光 生物发光 7-2 分子荧光分析法及其原理 一、分子荧光和磷光的产生 1.电子自旋状态的多重性 2. 无辐射跃迁 3. 荧光和磷光光谱的产生 二、分子荧光分析法的基本原理 1.激发光谱和荧光谱 2.荧光强度及其与浓度的关系 3.荧光与分子结构的关系 4.影响荧光强度的因素 一、荧光和磷光光谱的产生(图) 具有不饱和基团的基态分子光照后，价电子跃迁产生荧光和磷光 基态分子 价电子跃迁到激发态 1. 电子自旋状态的多重性 单重态：用 “S0” 表示 当物质受光照射时，基态电子能级跃迁至更高的单重态，电子自旋方向没有改变，净自旋 = 0 若分子中电子跃迁过程中伴随着自旋方向的改变，由基态单重态→激发三重态，净自旋 ? 0。这种跃迁为禁阻跃迁 T1、T2、T3分别表示第一、二、三激发三重态 2. 无辐射跃迁 内部转换（IC）—相同的多重态之间的转换 S-S 系间窜跃（ISC）—不同的多重态之间的转换 S-T 振动驰豫（VR）—同一电子能级中，从较高振动能级到较低振动能级的过程 发生系间窜跃电子需转向，S1—T1间进行，比内部转换困难 3. 荧光和磷光光谱的产生 S1或T1 S0 3. 荧光和磷光光谱的产生 S1或T1 S0 （2）磷光 从T1 ? S1要改变电子自旋，发光速度慢，约为 10-4 ~ 10s，光照停止后，磷光仍可持续一段时间 分子相互碰撞的无辐射能量埙耗大，所以磷光的波长更长 ? 磷 ? 荧 ?激 ? ? ?* 易产生荧光 n ? ?* 易产生磷光 二、分子荧光分析的基本原理 1.激发光谱和荧光谱 激发光谱：荧光和磷光均为光致发光，合适的激发光波长需根据激发光谱确定——激发光谱是在固定荧光波长下，测量荧光体的荧光强度随激发波长变化的光谱 激发光谱 二、分子荧光分析的基本原理 发射光谱(荧光光谱)：固定激发波长，扫描发射波长 2.荧光强度及其与浓度的关系 （1）荧光量子产率Φf （2）荧光强度与浓度的关系 3.荧光与分子结构的关系 1） 共轭效应 2） 刚性平面结构 3） 取代基效应 （A）给电子取代剂加强荧光 （B）吸电子取代基减弱荧光 （C）取代基的位置 4）跃迁的类型 3.荧光与分子结构的关系 1）. 共轭效应：产生荧光的有机物质，都含有共轭双键体系，共轭体系越大，离域大π键的电子越容易激发，荧光与磷光越容易产生。 3.荧光与分子结构的关系 2）刚性平面结构 荧光物质的刚性和平面性增加，有利于荧光发射。 3.荧光与分子结构的关系 3）. 取代基效应 （A）给电子取代剂加强荧光 —HN2， — NHR ， —NR2， — OH — OR ， — CN，产生 p →π共轭 3.荧光与分子结构的关系 3）. 取代基效应 （B）吸电子取代基减弱荧光、加强磷光 —C=0， — COOH ， —NO2，不产生 p →π共轭 3.荧光与分子结构的关系 （1）. 荧光的猝灭 荧 光 猝灭：荧光分子与溶剂分子或其它溶质分子相互作用引起荧光强度降低或消失的现象。 荧光猝灭剂：能使荧光强度减弱的溶剂分子或其它溶质分子称为荧光猝灭剂。 4.影响荧光强度的因素 4.影响荧光强度的因素 4.影响荧光强度的因素 （2）温度、酸度和溶剂的影响 温度：低温下测定，提高灵敏度 酸度：大多数含有酸性或碱性基团的芳香族化合物的荧光性质受溶液pH的影响很大 溶剂：极性↑，λf↑ ， If ↑ （3）表面活性剂的影响：增敏作用 7-3 荧光分析仪器 一、基本装置及主要构件 光源、单色器、样品池、狭缝、光电倍增管、读出装置 二、荧光分光光