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化学分析（Ⅱ） 基本要求 掌握分子荧光的发生过程，激发光谱和发射光谱，荧光光谱的特征，分子结构与荧光的关系；影响荧光强度的因素，荧光定量分析方法。 熟悉分子从激发态返回基态的各种途径，荧光寿命与荧光效率。 了解荧光分光光度计与其他荧光分析技术。 处于基态的分子吸收能量被激发至激发态，然后从不稳定的激发态释放能量返回至基态。如果通过碰撞以热能或动能的形式释放能量回到基态，称为无辐射跃迁；如果是以辐射(发射光子)的形式回到基态，此种现象称为光致发光。常见的光致发光包括荧光和磷光。 荧光分析法 定义：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。 荧光分析法的特点 灵敏度高：检测限0.0001 μg/mL, 比分光光度法高2～4个数量级。 （在黑背景下检测；光源的强度大） 选择性高： 适当选择激发光的波长和荧光测定的波长； 应用荧光寿命的差别 –时间分辨技术。 第一节 荧光分析法的基本原理 一、分子荧光 2. 荧光的产生 辐射跃迁－发光失活 荧光：激发态分子从第一激发单线态S1的最低振动能级回到基态S0所发出的辐射。 磷光：激发态分子从第一激发三重态T1的最低振动能级回到基态S0所发出的辐射。 波长关系：激发光＜荧光＜磷光。 无辐射失活 a.振动弛豫：激发态分子由同一电子能级中的较高振动能级转至较低振动能级的过程，其效率较高 b.内转换：当两个电子能级非常接近以致其振动能级有重叠时，电子由高能级回到低能级的过程。 无辐射失活 c.外转换：激发态分子与溶剂、溶质分子之间发生相互碰撞而失去能量的过程。 d.系间跨越：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过程。 结论： 荧光是来自最低激发单重态的辐射跃迁过程所伴随的发光现象，发光过程的速率常数大，激发寿命短； 磷光是来自最低激发三重态的辐射跃迁过程所伴随的发光现象，发光过程的速率常数小，激发寿命相对比较长。 复习 分子荧光的发生过程 基态分子 概念：基态、激发态（激发单重态S*、激发三重态T*） 能量传递过程： 1、无辐射跃迁（振动弛豫、内转换、外转换、系间跨越） 2、辐射跃迁（荧光、磷光） （二）荧光的激发光谱和发射光谱 荧光物质分子都具有两个特征光谱：激发光谱和发射光谱（荧光光谱）。 激发光谱：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。 荧光光谱：在所发射的荧光中各种波长组分的相对强度。 激发光谱和发射光谱具有三个特点： ⑴ 斯托克斯位移，波长：荧光＞激发光； ⑵荧光发射光谱的形状与激发光波长无关； ⑶荧光光谱和激发光谱大致成镜像关系。 二、荧光与分子结构 （一）荧光寿命和荧光效率 （二）有机化合物分子结构与荧光的关系 1.共轭效应 ? →?* 跃迁 芳香族化合物、五元杂环上取代苯基. 共轭体系越大,越易产生荧光,荧光效率也增大. 3,4-苯并芘 3. 取代基的作用 给电子基增强荧光： －OH,－OR,－NH2,－NHR,－NR2,－C≡N 吸电子基减弱荧光： －COOH,－C=O,－NO2,－N＝N,－Cl,－Br,－I 与?体系作用小的取代基影响不明显： －SO3R,－NH3＋,－SH,－F,－R。 取代基之间若发生氢键，增强分子平面性和刚性会加强荧光: （三）荧光试剂 荧光胺 邻苯二甲醛（OPA） 1-二甲氨基-5-氯化磺酰萘 （Dansyl-Cl，丹酰氯） 测定无机离子的荧光试剂 有机化合物的荧光分析 (1)荧光胺 (2)邻苯二甲醛 (3)丹酰氯 用于测定无机离子的有机试剂 三、影响荧光强度的主要因素 内部因素：分子结构对荧光效率的影响 外部因素：外界条件对荧光效率的影响 1.内部因素 内部因素：分子结构对荧光效率的影响。物质分子有强的紫外吸收和一定的荧光产率是发射荧光的两个必备条件。分子结构中有π→π﹡跃迁（K带强吸收）或n→π﹡跃迁（R带弱吸收）。 ⑴ 长共轭结构：分子中必须具有大的共轭π键结构。共轭度越大，发射波长长移，发光强度增加。 ⑵ 分子的刚性和共平面性：具有刚性平面性结构的分子荧光量子产率高。 ⑶ 取代基的影响：给电子取代基使荧光强度增大；而吸电子取代基则使荧光强度降低。 长共轭结构示例 刚性和共平面结构示例 形成络合物后，如果分子的刚性和共平面性增强，可使荧光增强。 空间位阻使分子共平面性下降，荧光减弱。 顺反异构体：反式分子有荧光，而顺式分子没有荧光(位阻原因)。例如：1，2－二苯乙烯反式有强烈荧光，而顺式无荧光。 取代基作用 第一类取代基是给电子基团，能增加分子的电子共轭程度，使荧光效率提高，荧光波长长移。如：