化学分子荧光光谱法ppt课件.pptx

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1、本章主要内容荧光分析法的基本原理1荧光分析仪2荧光法的应用34自然界存在这样一类物质，当吸收了外界能量后，能发出不同波长和不同强度的光，一旦外界能源消失，则这种光也随之消失，这种光称为荧光。什么是荧光？外界提供能量的方式有多种，如光照、加热、化学反应及生物代谢等。通过光照激发产生的荧光称为光致荧光。光致荧光是指物质在吸收紫外光和可见光后发出的波长较长的紫外荧光或可见荧光。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

2、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3.1分子荧光产生机理1.光谱类型荧光光谱是物质分子吸收紫外光后产生的分子发射光谱。2.跃迁类型分子中原子的电子能级跃迁，伴随振动能级的跃迁。（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。3.分子的激发与失活单重态：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。激发态→基态

3、：多种途径和方式，速度最快、激发态寿命最短的占优势。激发态分子不稳定，以辐射或无辐射跃迁的方式回到基态。（2）激发态分子的失活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。（3）失活的方式系间窜越：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

4、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：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。②辐射跃迁磷光：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

5、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。l2l1l3l2S1T1系间跨越内转换振动弛豫S2S0能量T2内转换发射荧光发射磷光外转换振动弛豫4.荧光产生的过程：（1）处于基态最低振动能级的荧光物质分子受到紫外线的照射，吸收了和它所具有的特征频率相一致的光线，跃迁到第一电子激发态的各个振动能级；（2）被激发到第一电子激发态的各个振动能级的分子通过无辐射跃迁降落到第一电子激发态的最低振动能级；（3）降落到第一电子激发态的最低振动能级的分子继续降落到基态的各个不同振动能级，同时发射出相应的光

6、量子，这就是荧光：（4）到达基态的各个不同振动能级的分子再通过无辐射跃迁最后回到基态的最低振动能级．（1）具有合适的结构。只有少数具有某些结构特性的体系才会产生荧光现象。（2）具有一定的荧光量子产率。5.分子产生荧光必须具备的条件物质分子发射荧光的能力用荧光量子产率（Φ）表示：1）荧光与分子结构的关系要求：有强的紫外可见吸收电子跃迁类型*→的荧光效率高，系间窜跃至三重态的的速率常数较小，有利于荧光的产生。共轭效应含有*→跃迁能级的芳香族化合物的荧光最常见且最强。具有较大共轭体系或脂环羰基结构的脂肪族

7、化合物也可能产生荧光。取代基效应：苯环上有吸电子基常常会妨碍荧光的产生；而给电子基会使荧光增强。给电子取代基如—NH2、—OH、—OCH3、—CN、—NHR、—NR2等，能增加分子的π电子共轭程度，使荧光效率提高。而-COOH、—NO2、—C=O、—F、—Cl等吸电子取代基，可减弱分子π电子共轭性，使荧光减弱甚至熄灭。还有一类取代基则对荧光的影响不明显，如—R、—SO3H、—NH3等。平面刚性结构效应可降低分子振动，减少与溶剂的相互作用，故具有很强的荧光。如荧光素和酚酞有相似结构，荧光素有很强的荧光，酚酞却

8、没有。荧光是物质吸收光子之后发出的辐射，荧光强度（F）与①荧光物质的吸光程度②发射荧光的能力有关：F=K′（I0—I）I0—入射光辐射强度；I—透射光辐射强度；K′—取决于荧光量子产率（Ф）。6.荧光强度与浓度的关系Lambert-Beer定律：=溶液浓度较低时：当入射光的λ1和I0一定时：F=Kc即：在低浓度时，溶液的荧光强度与荧光物质的浓度成正比。————这是荧光法定量的基础。（1）内部因素自猝灭——发光物质