第二章 荧光和化学发光分析法

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1、第二章荧光和化学发光分析法**Stokes用分光计观察到：荧光的波长比入射光的波长稍微长些五颜六色雨后路面上水珠油膜呈现*基态分子吸收能量(电能、热能、化学能或光能等)，电子由基态跃迁到激发态，当电子由激发态返回基态时，以发射电磁辐射(即光)的形式释放能量。分子发光：分子+电能化学能光能生物活性参与化学发光电致发光化学发光光致发光生物发光荧光磷光*分子发光：光致发光：光*2.1荧光分析法2.1.1荧光分析法基本概念2.1.2荧光强度及影响因素2.1.3仪器装置2.1.4定量分析方法2.1.5荧光分析

2、测定方法、特点和应用*A分子的激发态————分子激发态和三线激发态激发态：基态分子吸收能量后，价层电子跃迁到高能级的分子轨道上称为电子激发态。是分子的亚稳定状态。基态：在正常状态下，分子处于最低能级的分子轨道上称为基态。是分子的稳定状态。2.1.1荧光分析法基本概念2.1.1.1荧光及其产生*电子自旋多重度电子从基态跃迁到激发态，分子中的电子可以处在不同的自旋状态,常用电子自旋多重度来描述。M=2S+1S是电子的总自旋量子数，各电子自旋量子数的代数和。2.1.1.1荧光及其产生*单重态（M=1）：电

3、子自旋都配对的分子的电子态称为单重态，用“S”表示。三重态（M=3）：分子中的电子对的电子自旋平行的电子态称为三重态，用“T”表示。S2>T2>S1>T1>S0(洪特规则)M=2S+1M自旋多重度S总自旋量子数2.1.1.1荧光及其产生*2021/6/12S2S1S0T1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内转换振动弛豫分子荧光和磷光发射过程*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)和非辐射跃迁(热)等方式失去能量。传递途径辐射跃迁荧光磷光内

4、转换系间跨越振动弛豫非辐射跃迁延迟荧光外转换返回速度快的途径，发生几率大!B分子去激发过程及荧光的产生2.1.1.1荧光及其产生*e（1）.振动弛豫：同一电子能级内以热能量交换形式由高振动能级至低相邻振动能级间的跃迁。发生振动时间10-11~10-13s。1、非辐射跃迁2.1.1.1荧光及其产生*e（2）.内转换：相同多重度的电子能级中,相等能级间的非辐射能级交换。发生内转换的时间10-12s。2.1.1.1荧光及其产生*e（3）.系间跨越：不同多重态在有重叠的转动能级间的非辐射跃迁。电子自旋改变，

5、跃迁禁阻，通过自旋-轨道耦合等跃迁。2.1.1.1荧光及其产生*（4）.外转换：激发态分子与溶剂或其他分子之间产生相互作用而损失能量回到基态的非辐射跃迁。外转换使荧光或磷光减弱或“猝灭”。2.1.1.1荧光及其产生*（1）.荧光发射：电子由第一激发单重态的最低振动能级→基态各振动能级，发射时间约为10-7～10-9s。发射荧光的能量比分子吸收的能量小，波长长。e2、辐射跃迁2.1.1.1荧光及其产生*（2）.磷光发射：电子由第一激发三重态的最低振动能级→基态各振动能级。发光时间：10-4～10s。e

6、S0→激发态→振动弛豫→内转换→系间跨越→振动弛豫→T1→S02.1.1.1荧光及其产生*1、荧光激发光谱固定荧光测量波长，改变激发光的波长，测量不同波长λex激发光照射下荧光强度的变化，记录荧光强度F与激发光波长的关系曲线。2.1.1.2荧光激发光谱曲线和发射光谱曲线*2、荧光发射光谱固定激发光波长和强度，记录在不同波长λem下所发射的荧光强度所得关系曲线即不同波长下荧光强度的分布。发射光谱的形状与激发波长无关。2.1.1.2荧光激发光谱曲线和发射光谱曲线*荧光发射光谱与吸收光谱成镜像关系2.1.

7、1.2荧光激发光谱曲线和发射光谱曲线吸收光谱的形状表明了分子第一激发单重态的振动能级；发射光谱表明分子基态的振动能级结构。基态与激发态两者的振动能级结构相似，激发与去激发组成相反的两个过程。S03210S13210*分子产生荧光必须具备的条件1.具有合适的结构：通常是含有苯环和稠环的刚性结构的有机分子；2.具有一定的荧光量子产率。2.1.1.3荧光效率*Φ=发射荧光的分子数激发分子总数2.1.1.3荧光效率荧光量子产率（Φ）：衡量荧光物质发光能力。它表示激发分子发射出荧光(或磷光)的比例。*荧光量子

8、产率与激发态能量释放各过程的速率常数有关，可用各过程的速率常数来表示荧光量子产率：荧光发射过程的速率常数，取决于分子结构。各种非辐射跃迁过程的速率常数之和。取决于分子所处的化学环境，同时也与化学结构有关。2.1.1.3荧光效率*荧光分子与其他分子相互作用引起荧光强度降低甚至荧光消失的现象为荧光猝灭，又称荧光熄灭。（1）、碰撞猝灭---动态猝灭M*+Q→M+Q+热量激发态分子猝灭剂2.1.1.4猝灭*（2）、生成化合物的猝灭---静态猝灭M+Q→MQ基态的荧光物质与猝灭