zj分子荧光光谱法.ppt

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1、第八章分子荧光光谱法光致发光和分子荧光光谱法光致发光是被电磁辐射所激发并再发射出波长相同或较长的辐射。荧光、磷光。基于化合物的荧光测量而建立起来的分析方法称为分子荧光光谱法。分子荧光光谱法的特点是：灵敏度高，选择性好，应用不如分光光度法广泛。8.1荧光光谱法基本原理单重态S一个所有电子自旋都配对的分子的电子状态。(抗磁性)大多数有机物分子的基态是单重态。基态一对电子中的一个被激发到较高能级时，其自旋方向不会立刻改变，分子仍处于单重态。三重态T有两个电子的自旋不配对而平行的状态,分子具有顺磁性。8.1.1分子

2、的激发与失活1.分子的多重态激发三重态能量较激发单重态低。2.激发态分子的失活:激发态分子不稳定，它要以辐射或无辐射跃迁的方式回到基态。无辐射跃迁振动弛豫内转换系(统)间窜越外转换辐射跃迁荧光磷光123456无辐射跃迁振动弛豫由于分子间碰撞，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，能量以热的形式失去，其效率较高。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。系(统)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。外转换激发态分子与溶剂或其他溶

3、质相互作用、能量转换而使荧光（或磷光）减弱甚至消失的过程。荧光强度的减弱或消失，称为荧光熄灭（或猝灭）。凡是可使粒子间碰撞减少的条件如低温、高黏度可导致荧光增强。辐射跃迁荧光受光激发的分子从第一激发单重态的最低振动能级回到基态单重态(的不同振动能级)所发出的辐射.因先经非辐射方式释放能量到达第一激发单重态的最低振动能级，因此荧光波长一般比激发光波长长。磷光从第一激发三重态的最低振动能级回到基态单重态(的不同振动能级)所发出的辐射。8.1.2荧光强度及影响荧光的因素荧光是物质吸收光子之后发出的辐射，荧光强度（

4、F）与荧光物质的吸光程度及其发射荧光的能力有关。1.荧光量子产率Φ物质分子发射荧光的能力用荧光量子产率（Φ）表示：荧光分子的平均寿命用τ表示。τ越小表明荧光过程越快，效率高，而其他失活过程几率较小，分子越易发荧光。εmax代表吸光过程的难易。τ≈10-5/εmax对弱吸收体系，τ大，其他失活过程几率大，荧光强度减弱。Φ与失活过程的速率常数k有关：凡是使荧光速率常数kf增大而使其他失活过程（系间窜越、外转换、内转换）的速率常数减小的因素都可使荧光增强。主要取决于化学结构受环境影响大2.荧光强度与浓度的关系I0

5、——入射光辐射功率；I——透射光辐射功率；发射荧光的能力吸光程度K′——取决于荧光量子产率（Ф）当I0一定时F=K·c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。假设εbc＜0.05，则：当I0一定时F=K·c在高浓度时不适用:1.由于数学近似引起F向浓度轴偏离;2.浓度大入射光被强烈吸收,溶液内部入射光减弱,荧光减弱。3.自猝灭——发光物质分子间碰撞而发生的能量无辐射转移。4.自吸收——溶液内部激发态分子所发射的荧光在通过外部溶液时被同类分子吸收。∵K与I0有关。∴荧光法灵敏

6、度可通过增大光源辐射功率I0（或放大荧光信号）而提高。3.荧光与结构的关系（1）电子跃迁类型激发波长＞250nm发射π*→π跃迁比π*→n跃迁更常见（2）共轭效应芳香族化合物的荧光最常见且最强，大多数未取代芳烃在溶液中发荧光，随着环的数目和稠合程度增加，荧光峰红移，Φ↑。简单杂环化合物不发荧光（π*→n体系易发生系间窜跃），但具有稠环结构的杂环化合物都发荧光。（3）平面刚性结构效应有刚性结构的分子容易发荧光，刚性和共平面性的增加有利于荧光发射。CH2联苯Φ=0.2芴Φ=1Φ＞0Φ=0（4）取代基的影响化合物

7、相对荧光强度苯10C6H5COOHC6H5NO230C6H5CH3C6H5OHC6H5OCH3C6H5NH2C6H5CN1718202020C6H5ClC6H5BrC6H5I750芳环上有吸电子取代基会妨碍荧光产生.卤素取代时由于重原子效应荧光随卤素原子序数增加而减少.给电子取代基会使荧光强度增加.重原子中的高核电荷，容易引发分子的电子自旋与轨道运动相互作用，增加了系间串跃的几率。4.影响荧光的环境因素（1）温度降低会使荧光强度增大乙醇-800C，Φ=1.00温度每增加10，荧光效率减小约3%。（2）带有酸

8、性或碱性取代基的芳香化合物的荧光与pH有关化合物相对荧光强度C6H5OH18C6H5O—10C6H5NH220+C6H5NH30（3）溶剂溶剂极性增加有时会使荧光强度增加（Eπ-π减小），荧光波长红移；如：奎宁在苯、乙醇和水中的荧光效率的相对大小为1：30：1000若溶剂和荧光物质形成氢键或使荧光物质电离状态改变，会使荧光强度、荧光波长改变；含重原子的溶剂（碘乙烷、四溴化碳）使荧光减弱。（4）溶解氧的存在往往使荧