荧光光谱知识

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1、荧光光谱教程一、化学发光反应的类型1．直接化学发光和间接化学发光化学发光反应可分直接发光和间接发光。直接发光是被测物作为反应物直接参加化学发光反应，生成电子激发态产物分子，此初始激发态能辐射光子。表示如下：式中A或B是被测物，通过反应生成电子激发态产物C*，当C*跃迁回基态时，辐射出光子hv。间接发光是被测物A或B通过化学反应后生成初始态C*，C*不直接发光，而是将其能量转移给F，使F处于激发态，当F*跃迁回基态时，产生发光。如下式表示式中C*为能量给予体，而F为能量接受体。例如，用罗丹明B－没食子酸的乙醇溶液测定大气的O3，其化学发光反应就属这一类型。没食子

2、酸被O3氧化时吸收反应所产生的化学能，形成受激中间体A*，而A*又迅速将能量转给罗丹明B，并使罗丹明B分子激发，处于激发态的罗丹明B分子回到基态时，发射出光子。该光辐射的最大发射波长为584nm。2.气相化学发光和液相化学发光按反应体系的状态来分类，如化学发光反应在气相中进行称气相化学发光，在液相或固相中进行称液相或固相化学发光，在两个不同相中进行则称为异相化学发光。本节主要讨论气相和液相化学发光，其中液相化学发光在痕量分析中更为重要。（1）气相化学分光主要有O3、NO、S的化学发光反应，可用于监测空气中的O3、NO、NO2、H2S、SO2和CO等。☆臭氧与乙

3、烯的化学发光反应机理是O3氧化乙烯生成羰基化合物的同时产生化学发光，发光物质是激发态的甲醛。这个气相化学发光的最大波长为435nm，发光反应对O是特效的，线性响应范围为1ng·mL-1～1μg·mL-1。☆一氧化氮与臭氧的气相化学发光反应有较高的化学发光效率，其反应机理为：这个反应的发射光谱范围为600～875nm，灵敏度可达1ng·mL-1。若需同时测定大气中的NO2时，可先将NO2还原为NO，测得NO总量后，从总量中减去原试样中NO的含量，即为NO2的含量。☆SO2、NO、CO等都能与氧原子进行气相化学光反应，他们的反应分别为：此反应的最大发射波长为200

4、nm，测定灵敏度可达1ng·mL-1。发射光谱范围为400～1400nm，测量灵敏度可达1ng·mL-1。发射光谱范围为300～500nm，测定灵敏度可达1ng·mL-1。这些反应的关键是要求有一个稳定的氧原子源，一般可由O3在1000℃的石英管中分解为O2和O而获得。☆火焰化学发光，氮的氧化物（如NO2、NO等）及挥发性的硫化物（如SO2、H2S、CH3SH等）富氢火焰中燃烧都会发生化学发光。（2）液相化学发光用于这一类化学发光分析的发光物质有鲁米诺、光泽精、洛粉碱等，其中鲁米诺（Lominol）化学发光反应机理研究得最久，其化学发光体系已用于分析化学测量痕

5、量的H2O2以及Cu、Mn、Co、V、Fe、Cr、Ce、Hg和Th等金属离子。鲁米诺是3-氨基苯二甲酰肼，它产生化学发光反应的为0.01～0.05。鲁米诺在碱性溶液中形成叠氮醌（a），叠氮醌在碱性溶液中与氧化剂如H2O2作用生成不稳定的桥式六员环过氧化物中间体（b）。然后再转化为激发态的氨基邻苯二甲酸根离子（c），其价电子从第一电子激发态的最低振动能级层跃迁回基态中各个不同振动能级层时，产生最大发射波长为425nm的光辐射，整个反应历程可表示如下：以上的化学发光反应的速率很慢，但某些金属离子（如在本节开始所提到的金属离子）会催化这一反应，增强发光强度。利用这一

6、现象可以测定这些金属离子。还可将分析物通过酶的转化，生成化学发光反应物，然后再进行化学发光反应，根据化学发光强度间接测定被分析物。例如，葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化下进行氧化反应，反应产物H2O2可通过鲁米诺化学发光反应进行测定，从而间接测定葡萄糖。氨基酸的测定也一样：H2O2使鲁米诺发光。如果使酶促反应的底物浓度一定，则上述反应可用于酶测定或酶动力学研究。下表中给出其他用于液相化学发光反应的发光试剂：俗名洛粉碱（Lophine）光泽精（Lucigenin）没食子酸（Ⅰ）系统命名2,4,5－三苯基咪唑N,N－二甲基二丫啶硝酸盐焦性没食子酸（Ⅱ）结构式二、化学发光

7、的基本原理某些物质在进行化学反应时，由于吸收了反应时产生的化学能，而使反应产物分子激发到激发态，受激分子由激发态去激化跃迁回基态时以辐射形式发射出一定波长的光。这种吸收化学能使分子激发并发光的过程，称为化学发光。利用化学发光建立起来的分析方法称为化学发光分析法。化学发光也发生在某些生物体系内，称为生物发光。化学发光分析法的特点是，灵敏度高，选择性好，仪器设备简单，分析速度快。但是目前可供发光用的试剂还不多，应用还有限，发光机理有待进一步研究。化学发光是基于化学反应所提供的化学能使分子激发而发射光的，任何一个化学发光反应都包含有化学激发和发光两个关键过程，它必须

8、满足下列条件：1．化学反应必须提供足够