《荧光分析法》PPT课件(I)

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1、2021/7/15一、分子荧光与磷光产生过程二、激发光谱与荧光光谱三、荧光的产生与分子结构关系四、影响荧光强度的因素五、定性与定量分析第十五章荧光分析法2021/7/15第一节概述一、什么是荧光？当某物质吸收特定波长的光之后，除产生吸收光谱之外，还会发射出比原来吸收波长更长的光，当激发光停止照射之后，这种光线也随之很快地消失，这种光就称之为荧光。二、荧光分析法1.定性分析：由于物质分子结构的不同，所吸收的波长极发射的荧光波长也不同，利用这个性质可以对物质进行定性鉴别。2021/7/15第一节概述2.定量分

2、析：利用物质浓度不同，所发射出的荧光强度也不同的性质，可以对物质进行定量分析。三、荧光分析法的分类X射线荧光分析法、紫外-可见荧光分析法、红外荧光分析法。四、特点1.灵敏度高：10-10——10-12mg/ml。2.选择性高。2021/7/15第二节基本原理一、荧光与磷光的产生过程二、激发光谱与荧光(磷光)光谱2021/7/15一、荧光与磷光的产生过程1.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

3、；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；2021/7/15一、荧光与磷光的产生过程2.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、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…；2021/7/153.激发态

4、→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豫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→基态；磷光：10-4～10s；第一激发三重态的最低振动能级→基态；2021/7/15S2S1S0T1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2021/7/15非

5、辐射能量传递过程振动弛豫：同一电子能级内的分子，通过分子间碰撞或分子与晶格的相互作用，以热能量交换的形式由高振动能级至相邻低振动能级间的跃迁。发生振动弛豫的时间10-12s。内转换：不同电子激发能级中,高激发单重态的电子通过等振动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。2021/7/15非辐射能量传递过程外转换：激发分子与溶剂或其他分子之间产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：不同激发态,有重叠的转动能级间

6、的非辐射跃迁。2021/7/15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：10-4～100s。光照停止后，可持续一段时间。2021/7/15二、激发光谱与

7、荧光(磷光)光谱荧光(磷光)：光致发光，照射光波长如何选择？1.荧光(磷光)的激发光谱曲线固定荧光测量波长(选最大发射波长),测定得到的化合物发射的荧光(磷光)强度与照射光波长的关系曲线图中曲线I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；2021/7/152.荧光光谱(或磷光光谱)固定激发光波长(选最大激发波长),测定得到的化合物发射的荧光(或磷光)强度与发射光波长的关系曲线(图中曲线II或III)。2021/7/152021/7/153.激发光谱与发射光谱的关系a.Stokes位移激发光

8、谱与发射光谱之间的波长差值。发射光谱的波长比激发光谱的长，振动弛豫消耗了能量。b.发射光谱的形状与激发波长无关电子跃迁到不同激发态能级，吸收不同波长的能量(如能级图2,1)，产生不同吸收带，但均回到第一激发单重态的最低振动能级再跃迁回到基态，产生波长一定的荧光(如‘2)。c.镜像规则通常荧光发射光谱与它的吸收光谱（与激发光谱形状一样）成镜像对称关系。2021/7/15镜像规则的解释基态上的各振动能级分布与第一激发态上的各