分子荧光光谱法2012探讨.ppt

分子荧光光谱法 郑秀玉 分子荧光光谱法又称分子发光光谱法或荧光分光光度法，即通常所谓的荧光分析法。该法是一种利用某一波长的光线照射试样，使试样吸收这一辐射，然后再发射出波长相同或波长较长的光线的化学分析方法。 由于三重态寿命较长，因而发生振动弛豫及外转换的几率也高，失去激发能的可能性大，以致在室温条件下很难观察到溶液中的磷光现象。因此，试样采用液氮冷冻降低其它去活化才能观察到某些分子的磷光。 四、溶液荧光光谱特征 1、斯托克斯位移 在溶液荧光光谱中，荧光波长总是大于激发光波长。激发与发射之间存在着一定的能量损失。 （二）定量方法 （3）荧光定性分析 将实验测得样品的荧光激发光谱和荧光发射光谱与标准荧光光谱图进行比较来鉴定样品成分。 八、磷光分析法及应用 2. 温度对磷光强度的影响 随着温度的降低，磷光逐渐增强。 九、仪器介绍 F-4500 * 定性 定量 分子吸收了紫外-可见光的辐射后，它的电子能级跃迁至激发态，然后以热能形式将这一部分能量释放出来，本身又回复到基态。如果吸收辐射能后处于电子激发态的分子以发射辐射的方式释放这一部分能量，再发射的波长可以同分子所吸收的波长相同，也可以不同。 一、光致发光（Photoluminescent） 荧光（Fluorescence）：当激发光停止照射后，发光过程几乎立即停止（10-9——10-6秒）。 磷光（Phosphorescence）：将持续一段时间（ 10-3——10秒）。 二、荧光、磷光产生原理 1、分子的激发态——单重激发态和三重激发态 大多数分子含有偶数电子，在基态时，这些电子成对地存在于能量最低的各个原子或分子轨道中，根据Pauli不相容原理，一个给定轨道中的两个电子，必定具有相反方向的自旋，即自旋量子数分别为1/2、-1/2，电子总自旋量子数等于零：S=?+(-?)=0，即基态没有净自旋，其电子能态的多重性? M=2S+1=1 (M 为磁量子数)，因此，基态的多重性为1，分子是抗（反）磁性的，其能级不受外界磁场影响而分裂，称“单重态”。 单重态： 单重激发态： 当基态分子的一个成对电子吸收光辐射后，被激发跃迁到能量较高的轨道上，通常它的自旋方向不改变，即两个电子的自旋方向仍相反，总自旋量子数S=0， M=2S+1=1，则分子处于的激发态仍是单重态，即“单重激发态”。 ??? 如果电子在跃迁过程中，还伴随着自旋方向的改变，这时便具有两个自旋不配对的电子，即两个电子的自旋量子数都为1/2，电子总自旋量子数不等于零，而等于1： S=1/2+1/2=1 ，其多重性： M=2S+1=3，即分子在磁场中受到影响而产生能级分裂，这种受激态称为“三重激发态”。 三重激发态： 2、分子去活化过程及荧光的发生 一个分子的外层电子能级包括 S0（基态）和第1至第 n的电子激发的单重激发态S1，S2，….. Sn ，第1至第 n的电子激发的三重激发态T1….. Tn ，每个电子能级又包括一系列能量非常接近的振动能级。 S0 S1 T1 Sn Tn . . . . . . 分子吸收了紫外-可见光后，基态分子中的电子只能跃迁到激发单重态的不同振动能级上，根据自旋禁律，不能直接跃迁到激发三重态的各个振动能级上。 处于激发态的分子不稳定，在较短的时间内可通过不同途径释放多余的能量（辐射或非辐射跃迁）回到基态，这个过程称为“去活化过程”。 1. 振动弛豫：在溶液中，处于激发态的溶质分子与溶剂分子间发生碰撞，把一部分能量以热的形式迅速传递给溶剂分子（环境）回到同一电子激发态的最低振动能级。 去活化过程 2. 系间跨跃：当电子单重激发态的最低振动能级与电子三重激发态的较高振动能级相重叠时，发生电子自旋状态改变的 S—T 跃迁，这一过程称为 “系间跨跃” 。 4.外转换：激发态分子与溶剂分子或其他溶质分子相互作用而以非辐射形式转移掉能量回到基态的过程。 S1 S2 3. 内转换：当激发态S2 的较低振动能级与S1 的较高振动能级的能量相当或重叠时，分子有可能从S2 的振动能级以无辐射方式过渡到S1 的能量相等的振动能级上， 这一无辐射过程称为“内转换”。 内转换 例如：紫外可见分光光度计中，分子吸收紫外-可见光产生吸收光谱，当从激发态回到基态时就是一个外转换的过程。 5. 荧光发射：当激发态的分子通过振动驰豫——内转换——振动驰豫到达单重激发态的最低振动能级时，单重激发态最低振动能级的电子可通过发射辐射（