分子发光分析法总结.pdf

第12 章 分子发光分析法 12.1.0 发射光谱 物质通过电致激发、热致激发或光致激发等激发过程获得能量，变为激发态原子或分子 * M ，当从激发态过渡到低能态或基态时产生发射光谱，多余能量以光的形式发射出来： * M →M+hν 通过测量物质的发射光谱的波长和强度来进行定性和定量分析的方法叫做发射光谱分析法。 分子荧光和磷光分析法属于发射光谱法。 12.1.1 分子荧光和磷光分析法 1.荧光和磷光的产生 1) Jablonski 能级图 2) 多重度：M 2s+1 （s 为电子自旋量子数的代数和，其值为0或1） 单重态 （S）：分子中全部轨道里的电子自旋配对，即s 0，M 1 三重态（T）：电子在跃迁过程中自旋方向改变，分子中出现两个自旋不配对的电子，即s 1， M 3 三重态能级比相应单重态能级略低。 3) 去活化：处在激发态的不稳定分子返回基态的过程。 振动弛豫：分子吸收光辐射后从基态的最低振动能级跃迁到激发态的较高振动能级，然后失 活到该电子能级的最低振动能级上。 内转换：相同多重度等能态间的无辐射跃迁。 外转换 （猝灭）：激发分子通过与溶剂或其他溶质间的相互作用导致能量转换而使荧光或磷 光强度减弱或消失。 系间跨越：不同多重度等能态间的无辐射跃迁。 荧光发射：单重激发态最低振动能级至基态各振动能级的跃迁。 磷光发射：三重激发态最低振动能级至基态各振动能级的跃迁。 2.激发光谱和发射光谱及其特征 激发光谱：以激发波长为横坐标，荧光强度为纵坐标作图。 发射光谱：以发射波长为横坐标，荧光强度为纵坐标作图。 荧光发射光谱的特点： 1) Stokes 位移：在溶液中，分子荧光的发射峰相比吸收峰位移到较长的波长。 2) 荧光发射光谱与激发波长的选择无关。 3) 镜像规则：荧光发射光谱和激发光谱镜像对称。 12.1.2 荧光量子产率和分子结构的关系 荧光量子产率 （荧光效率/量子效率）：表示物质发射荧光的能力， 荧光量子产率与分子结构的关系： 1. 跃迁类型 * * 物质吸收紫外-可见光发生π→π 或n→π 跃迁，然后经振动弛豫或其他无辐射跃迁，再 * * 发生π →π或π →n 跃迁而产生荧光。 * π →π跃迁的量子效率较高。 2. 共轭效应 绝大多数能产生荧光的物质含有芳香环或杂环。 具有共轭体系的芳香环或杂环化合物，环越多，电子共轭程度越大，产生荧光波长越长， 荧光强度越大。 3. 刚性平面结构 多数具有刚性平面结构的有机分子具有较强的荧光发射。 刚性结构可以减少分子振动，降低外转换的效率。 4. 取代基效应 芳香族化合物苯环上的不同取代基对该化合物的荧光强度和荧光光谱有很大影响。 1) 增强荧光的取代基：给电子基团-OH、-OR、-NH 、-NHR、-NR 、-CN 等。 2 2 基团的n 电子电子云与苯环上的π电子云共轭，增大共轭体系，使荧光波长红移，强度 增强。 2) 减弱荧光的取代基：吸电子基团-COOH、-COOR、-NO2、-NO、-SH、-C=O、卤素离子等。 荧光波长蓝移，强度减弱。 + 3) 影响不明显的取代基：-NH 、-SO H、-R 等。 3 3 4) 重原子效应：芳环上被卤素取代后，系间跨越增强，磷光增强，荧光减弱。其荧光强度 随卤素原子序数增加而减小，磷光强度相应增大。 12.1.3 荧光 （磷光）光谱仪 1.荧光光谱仪的主要部件 1) 光源：卤钨灯、高压汞灯、氙弧灯、激光。 2) 单色器：第一单色器选最佳激发波长，第二单色器选最佳荧光波长。 3) 样品池：合成的熔融二氧化硅 （无荧光发射，四面透光）。 4) 检测器：光电倍增管 （PMT）、光电池 （PDA）、电荷耦合装置 （CCD）。 2.磷光检测 1) 室温固态样品 （室温磷光，RTP），低温液态样品 （低温磷光，LTP）。 2) 脉冲光源 （时间分辨技术） 1