分子荧光光谱法.ppt

分子荧光光谱法Molecular Fluorescence Spectroscopy 荧光是指一种光致发光的冷发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光（通常是紫外线）照射，吸收光能后进入激发态，并且立即退激发并发出比入射光的的波长长的出射光（通常波长在可见光波段）；而且一旦停止入射光，发光现象也随之立即消失。具有这种性质的出射光就被称之为荧光。 光致发光 　 物体依赖外界光源进行照射，从而获得能量，产生激发导至发光的现象。它大致经过吸收、能量传递及光发射三个主要阶段，光的吸收及发射都发生于能级之间的跃迁，都经过激发态。而能量传递则是由于激发态的运动。紫外辐射、可见光及红外辐射均可引起光致发光。如磷光与荧光。 光致发光最普遍的应用为日光灯。它是灯管内气体放电产生的紫外线激发管壁上的发光粉而发出可见光的。其效率约为白炽灯的5倍。 磷光是一种缓慢发光的光致冷发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光（通常是紫外线）照射，吸收光能后进入激发态（具有和基态不同的自旋多重度），然后缓慢地退激发并发出比入射光的的波长长的出射光，而且与荧光过程不同，当入射光停止后，发光现象持续存在。发出磷光的退激发过程是被量子力学的跃迁选择规则禁戒的，因此这个过程很缓慢。 分子荧光光谱法的特点 ①灵敏度高 荧光分析是由试样溶液所发生的荧光的强度来测定试样溶液中荧光物质的含量。荧光分析的灵敏度不仅与溶液的浓度有关，而且与紫外光照射强度及荧光分光光度计的灵敏度有关．因此荧光分析的灵敏度高于一般的分光光度法．最低检出限比分光光度法低一个数量级以上，适合于痕量物质的检测。 ②选择性好。 凡是会发生荧光的物质首先必须会吸收一定频率的光，但会吸收光的物质却不—定会产生荧光。对于某一给定波长的激发光，产生荧光的物质发出的荧光波长也不相同，只要控制荧光分光光度计中激发光和荧光单色器的波长便可得到选择性良好的方法． ③能够引起荧光的化学物质较少，应用范围小。 大多数物质本身不会产生荧光，一些物质在加入某种试剂后能够产生荧光。 分子荧光产生机理 3.分子的激发与失活 （1）分子的激发 基态→激发态(S1、S2、激发态振动能级)：吸收特定频率的辐射，跃迁一次到位。 激发态→基态：多种途径和方式，速度最快、激发态寿命最短的占优势。 单重态： 一个分子中所有电子自旋都配对的电子状态。 三重态： 有两个电子的自旋不配对而平行的状态。激发三重态能量较激发单重态低。 大多数有机物分子含有偶数电子，这些电子成对且自旋方向相反地存在于各个原子或分子轨道上。所以大多数分子在基态时处于单重态。 当分子受光照射时，若光子能量恰好等于分子的某两个能级的能量之差，则分子吸收光子并从基态跃迁到第一激发态或更高的激发态中的某个振动能级。但其自旋方向不会立刻改变，分子仍处于单重态。持续一段时间后，激发态电子的自旋可能倒转，生成三重态。 单重态能级间的跃迁符合光谱选律，跃迁概率大。分子通过吸收辐射而直接被激发到三重态的跃迁是禁阻的，概率很小。 （2）激发态分子的失活:  激发态分子不稳定，以辐射或无辐射跃迁的  方式回到基态。（3）跃迁的方式： ①无辐射跃迁 振动弛豫： 由于分子间的碰撞，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。 激发态分子常常首先发生振动驰豫。 内转换： 相同多重态的两个电子能级间，电子由高能级回到低能级的分子内过程。 系间窜越： 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。含有重原子的分子中（如I、Br等），系间窜跃最常见。 外转换： 激发态分子与溶剂或其他溶质相互作用和能量转换而使荧光（或磷光）减弱甚至消失的过程。 荧光强度的减弱或消失，称为荧光熄灭或猝灭。 ②辐射跃迁 荧光： 受光激发的分子经振动驰豫、内转换、振动驰豫到达第一电子激发单重态的最低振动能级，以辐射的形式失活回到基态，发出荧光。 由于无辐射使分子吸收的能量有部分损失，因此荧光的能量比吸收的能量小，即荧光波长一般比激发光波长长。 磷光： 若第一激发单重态的分子通过系间窜跃到达第一激发三重态，再通过振动驰豫转至该激发的最低振动能级，然后以辐射的形式回到基态，发出的光线称为磷光。 由于激发三重态能量较激发单重态低，所以磷光的波长比荧光的波长稍长。 磷光仅在很低的温度或黏性介质中才能观测到。因此磷光很少应用于分析。 4. 荧光产生的过程： （1）处于