荧光分析法演示教学.ppt

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1、荧光分析法特点：1）灵敏度高2）选择性好3）方法简单快速，用样量少4）应用受限第一节荧光分析法的基本原理一、分子荧光（一）分子荧光的产生（二）荧光的激发光谱和发射光谱二、荧光与分子结构三、影响荧光强度的外部因素一、分子荧光（一）分子荧光的产生1、分子的电子能级与激发过程基态+hv→激发态光谱中电子能级可分为二组：1）电子自旋配对的（电子自旋方向相反，电子的净自旋S=0，谱线多重性M=2S+1=1）称为单重态或单线态，以S表示。2）电子自旋非配对的（电子自旋方向相同，其净自旋S=1，谱线多重性M=3）称为三重态或三线态，以T表示。激发单重态与相应的三重态的

2、区别在于电子自旋方向不同及三重态的能级稍低一些。三重态寿命较长。2、荧光的产生基态光辐射激发态基态释放能量振动弛豫（vibrationalrelexation）处于激发态各振动能级的分子通过与溶剂分子的碰撞，能量传递给溶剂分子，电子返回到同一电子激发态的最低振动能级。特点：无辐射跃迁；只能在同一电子能级内进行；时间约为10-12s；使大多数电子激发态处于其最低振动能级上。内部能量转换（internalconversion）：内转换两个电子激发态之间的能量相差较小以致其振动能级有重叠时，受激分子常由高电子能级以无辐射方式转移至低电子能级的过程。特点：无辐射

3、跃迁；两个电子激发态具有相同的多重性（都是单重态或都是三重态，如S2*→S1*，T2*→T1*）。处于激发单重态的分子通过振动弛豫和内转换，均可返回到第一激发单重态的最低振动能级。荧光发射处于第一激发单重态最低振动能级的电子以辐射形式发射光量子而返回至基态的任一振动能级上，发射的光量子称为荧光。特点：1）发射光量子，且荧光波长总是长于激发光波长；2）时间约为10-9-10-7s；3）荧光谱线有时呈现几个非常接近的峰（电子返回到基态不能振动能级，能级差不同，吸收波长不同）；4）处于基态不同能级的电子会通过振动弛豫返回到基态最低振动能级。外部能量转换（ext

4、ernalconversion）：外转换溶液中的激发态分子与溶剂分子或其他溶质分子之间相互碰撞而失去能量，并以热能的形式释放能量的过程。特点：无辐射跃迁；常发生在第一激发单重态或激发三重态的最低振动能级返回基态的过程；降低荧光强度。体系间跨越（intersystemcrossing）处于激发态分子的电子发生自旋反转而使分子的多重性发生变化的过程。如S1*的最低振动能级同T1*的最高振动能级重叠，则可发生体系间跨越（S1*→T1*）。特点：无辐射跃迁；发生在不同多重态之间（S1*→T1*）；含有重原子如溴、碘等的分子，或溶液中存在氧分子等顺磁性物质容易发生

5、；使荧光减弱。外转换及体系间跨越使荧光减弱甚至消失。磷光发射分子从单重态以体系间跨越跃迁到三重态后，再经振动弛豫回到三重态最低振动能级，返回至基态的各个振动能级而发出光辐射，称为磷光。特点：1）发射光量子，磷光波长较荧光更长；2）时间较长，10-4-10s，甚至更长；3）光照停止后，可持续一段时间；4）在室温下很少产生磷光。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（二）荧光的激发光谱和发射光谱激发光谱（excitationspectrum）：不同激发波长的辐射引起物质发射某一波长荧光的相对效

6、率。绘制：固定发射波长，荧光强度（F）对激发波长（λex）的关系曲线，其形状与吸收光谱相似。荧光光谱（fluorescencespectrum）：在所发射的荧光中各种波长组分的相对强度。绘制：固定激发光波长和强度，荧光强度（F）对发射波长（λem）的关系曲线。荧光分析法通常采用λexmax与λemmax。荧光光谱特征：1、斯托克斯位移（Stokesshift）：荧光发射波长总是大于激发光波长的现象。原因：1）激发态分子通过振动弛豫和内转换到达第一激发单重态最低振动能级；2）荧光发射可能使激发态分子返回到基态的不同振动能级；3）激发态分子与溶剂分子的相互作

7、用。2、荧光光谱的形状与激发波长无关基态分子跃迁到不同的激发态（如S1*，S2*），吸收不同的波长（如λ1，λ2），所以吸收光谱可能有几个吸收带；但均回到第一激发单重态最低振动能级后再发射荧光返回到基态，所以荧光发射光谱只有一个发射带。3、荧光光谱与激发光谱的镜像关系蒽的激发光谱：a峰为S0→S2*形成。b峰由b0、b1、b2、b3、b4组成，为S0→S1*各不同振动能级而形成。蒽的荧光光谱：包含c0、c1、c2、c3、c4等小峰，为S1*(v=0)→S0各不同振动能级而发出光辐射所形成。二、荧光与分子结构（一）荧光寿命和荧光效率荧光寿命（fluores

8、cencelifetime）：除去激发光源后，分子的荧光强度降低到最大荧光强度的