hu仪器分析第3章分子发光分析法

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1、仪器分析第三章分子发光分析法molecularluminescenceanalysis§3.1分子荧光和磷光Molecularfluorescenceandphosphorescence§3.2分子荧光和磷光分析法Molecularfluorescenceandphosphorescenceanalysis§3.3分子发光分析Chemiluminescenceanalysis第三章分子发光分析法一、分子荧光与磷光产生过程luminescenceprocessofmolecularfluorescencephosphorescence二、激发光谱与荧光光谱excitat

2、ionspectrumandfluore-scencespectrum三、荧光的产生与分子结构关系Relationbetweenfluorescenceandmolecularstructure四、影响荧光强度的因素Factorinfluencedfluorescence第一节分子荧光与磷光molecularluminescenceanalysismolecularfluorescenceandphosphorescence3.1.1荧光与磷光的产生过程由分子结构理论，主要讨论荧光及磷光的产生机理。1.分子能级与跃迁分子能级比原子能级复杂；在每个电子能级上，都存在振动、

3、转动能级；基态(S0)→激发态(S1、S2、激发态振动能级)：吸收特定频率的辐射；量子化；跃迁一次到位；激发态→基态：多种途径和方式(见能级图)；速度最快、激发态寿命最短的途径占优势；第一、第二、…电子激发单重态S1、S2…；第一、第二、…电子激发三重态T1、T2…；§3.1分子荧光和磷光2.电子激发态的多重度电子激发态的多重度：M=2S+1S为电子自旋量子数的代数和(0或1)；平行自旋比成对自旋稳定(洪特规则)，三重态能级比相应单重态能级低；大多数有机分子的基态处于单重态；S0→T1禁阻跃迁；通过其他途径进入(见能级图)；进入的几率小；分子吸收辐射后电子被激发且不发生自旋

4、方向的改变ms为+1/2和-1/2,s=0，M=1。则该分子所处的电子能态称为激发单重态,用符号S表示。（S1S2S3…）电子被激发且伴随着自旋方向的改变ms为+1/2和+1/2,s=1，M=3。则该分子所处的电子能态称为激发三重态,用符号T表示。（T1T2T3…）S03.激发态→基态的能量传递途径电子处于激发态是不稳定状态，返回基态时，通过辐射跃迁(发光)和无辐射跃迁等方式失去能量；传递途径辐射跃迁荧光延迟荧光磷光内转移外转移系间跨越振动弛预无辐射跃迁激发态停留时间短、返回速度快的途径，发生的几率大，发光强度相对大；荧光：10-7～10-9s,第一激发单重态的最低振动能级

5、→基态；磷光：10-4～10s；第一激发三重态的最低振动能级→基态；S2S1S0T1吸收发射荧光发射磷光系间跨越内转换振动弛豫能量l2l1l3外转换l2T2内转换振动弛豫辐射能量传递（发射光子）非辐射能量传递化学反应去活化（激发态→基态）三种形式：荧光磷光振动弛豫内转换系间跨越外转换非辐射能量传递过程振动弛豫：同一电子能级内以热能量交换形式由高振动能级至低相邻振动能级间的跃迁。发生振动弛豫的时间10-12s。内转换：同多重度电子能级中,等能级间的无辐射能级交换。通过内转换和振动弛豫，高激发单重态的电子跃回第一激发单重态的最低振动能级。外转换：激发分子与溶剂或其他分子之间产

6、生相互作用而转移能量的非辐射跃迁；外转换使荧光或磷光减弱或“猝灭”。系间跨越：不同多重态,有重叠的转动能级间的非辐射跃迁。改变电子自旋，禁阻跃迁，通过自旋—轨道耦合进行。辐射能量传递过程荧光发射：电子由第一激发单重态的最低振动能级→基态（多为S1→S0跃迁），发射波长为‘2的荧光；10-7～10-9s。由图可见，发射荧光的能量比分子吸收的能量小，波长长；‘2>2>1；磷光发射：电子由第一激发三重态的最低振动能级→基态（T1→S0跃迁）；电子由S0进入T1的可能过程：（S0→T1禁阻跃迁）S0→激发→振动弛豫→内转移→系间跨越→振动弛豫→T1发光速度很慢：10-4～1

7、00s。光照停止后，可持续一段时间。（1）荧光的激发光谱激发光谱：表示不同激发波长下所引起物质发射某一波长荧光的相对效率。绘制激发光谱：固定发射波长(选最大发射波长),然后以不同波长的入射光激发荧光物质，以荧光强度F对激发波长作图，即为激发光谱。荧光分子都具有两个特征光谱：激发光谱和发射光谱（荧光光谱）。3.1.2激发光谱与荧光(磷光)光谱excitationspectrumandfluore-scencespectrum激发光谱曲线的最高处，处于激发态的分子最多，荧光强度最大，称为最大激发波长ex（2）荧光的