《仪器分析》教案5-分子发光分析法

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1、《仪器分析》教案5-分子发光分析法第8章分子发光分析法8.1教学建议一、从光谱定性分析和定量分析的依拯和方法入手，在了斛分子发光分析特点的基础上，介绍分子荧光与磷光光谱分析法的基本原理、仪器结构组成、常规测定方法及应用。二、在比较分子荧光与磷光光谱分析法的基础上，介绍化学发光分析方法的基木原理及分析特点与应用。8.2主耍概念一、教学要求：（一）、掌握分子荧光与磷光光谱分析方法的基本原理；（二）、掌握荧光与磷光分析仪器的结构组成、常规测定方法及应用；（三）、掌握化学发光法的基本原理及应用；二、内容要点精讲第一节荧光分析法一、概述分子荧光分析法是根据物质的

2、分子荧光光谱进行定性，以荧光强度进行定量的一种分析方法。荧光分析的特点：灵敏度高:视不同物质，检测下限在0.TO.OOlmg/mLZ间。可见比UV-Vis的灵敏度高得多。选择性好：可同时用激发光谱和荧光发射光谱定性。结构信息量多：包括物质激发光谱、发射光谱、光强、荧光量了效率、荧光寿命等。应用不广泛：主耍是因为能发荧光的物质不具普遍性、增强荧光的方法冇限、外界环境对荧光量子效率影响人、干扰测量的因索较多。二、基本原理1、分子荧光的产生处于分子基态单重态屮的电子对，具自旋方向相反，当其屮一个电子被激发时，通常跃迁至第i激发态单重态轨道上，也可能跃迁至能级

3、更高的单重态上。这种跃迁是符合光谱选律的，如果跃迁至第一激发三重态轨道上，则属于禁阻跃迁。单重态与三重态的区别在于电子口旋方向不同，激发三重态具冇较低能级。在单重激发态中，两个电子平行口旋，单•重态分子具有抗磁性，其激发态的平均寿命大约为10-8s;而三重态分子具有顺磁性，其激发态的平均寿命为10-ris以上(通常用S和T分别表示单重态和三巫态)。处于激发态的电子，通估以辐射跃迁方式或无辐射跃迁方式再回到基态。辐射跃迁主要涉及到荧光、延迟荧光或磷光的发射；无辐射跃迁则是指以热的形式辐射其多余的能量，包括振动弛豫(VR)、内部转移(IR)、系间窜跃(IX

4、)及外部转移(EC)等，各种跃迁方式发生的町能性及程度，与荧光物质木身的结构及激发时的物理和化学环境等因索有关。2、去活化过程(Deactivation)处于激发态分子不稳定，通过辐射或非辐射跃迁等去活化过程返凹至基态。这些过程包(1)振动弛豫(VibrationalRelaxation,VR)在液相或压力足够高的气相中，处于激发态的分子因碰撞将能量以热的形式传递给周围的分子，从而从高振动能层失活至低振动能层的过程，称为振动弛豫。(2)内转化(InternalConversion,TC)对于具有相同多重度的分了，若较高电了能级的低振动能层与较低电了能级

5、的高振动能层相巫叠时，则电子对在重叠的能层Z间通过振动耦合产生无辐射跃迁，如S2-S1；T2-T1。(3)荧光发射处于第一激发单重态中的电子跃迁至基态各振动能级时，将得到最人波长为入3的荧光。注意：基态中也有振动驰豫跃迁。很明显，入3的波长较激发波长入1或入2都长，而冃不论电了开始被激发至什么高能级，最终将只发射出波长为入3的荧光。荧光的产生在10-7-10-9s内完成。三、荧光与有机化合物的结构1、跃迁类型对于大多数荧光物质，首先经历P®P*，然后经过振动弛豫或其他无辐射跃迁，再发生P*®P跃迁而得到荧光。p*®p跃迁常能发出较强的荧光(较大的量子产

6、率)。这是由于p®p*跃迁具冇较大的摩尔吸光系数(一般比大100-1000倍)。其次，p®p*跃迁的寿命约为10-7—10-9s,比n®p*跃迁的寿命10-5—10-7s要短。在各种跃迁过程的竟争中，它是有利于发射荧光的。此外，在p®p*跃迁过程中，通过系间窜跃至三重态的速率常数也较小（S1®T1能级差较大），这也有利于荧光的发射°总之，p®p*跃迁是产生荧光的主要跃迁类型。2、共轨效应容易实现P®P*激发的芳香族化合物容易发牛荧光，能发牛荧光的脂肪族和脂环族化合物极少（仅少数高度共轨体系化合物除外）。此外，増加体系的共轨度，荧光效率一般也将增大。例如

7、：在多烯结构中,Ph（CH=CH）3Ph和Ph（CH二CH）2Ph在苯中的荧光效率分别为0.68和0.28o共轨效应使荧光增强的原因:增人了摩尔吸光系数3、刚性平而结构多数具有刚性平而结构的有机分子具有强烈的荧光。因为这种结构可以减少分子的振动，使分了与溶剂或其它溶质分了的相互作用减少，也就减少了碰撞去活的nJ能性。4、取代基效应芳香族化合物苯环上的不同取代基対该化合物的荧光强度和荧光光谱冇很大的影响。给电子基团，如-OH、-OR、-CN、-NH2、-NR2等，使荧光增强。因为产生了p-p共轨作用，增强了P电子共轨程度，使最低激发单重态与基态Z间的跃迁

8、儿率增大。吸电子基团，如-COOH、-NO、-0（）、卤素等,会减弱甚至会猝灭荧光。卤索取代基