荧光光谱分析法(1)

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1、1第五章荧光分析法第一节荧光分析法的基本原理第二节荧光定量分析方法第三节荧光分光光度计2某些物质受到光照射，除吸收某种波长的光之外，发射出比原来所吸收光的波长更长的光——光致发光（二级光）。光致发光荧光fluorescence磷光phosphorescence荧光分析法是根据物质的荧光谱线的位置及其强度进行物质鉴定和含量测定的仪器方法。3分子荧光分析的特点：灵敏度高：一般紫外一可见分光光度法的检出限约为10-7g/ml，而荧光分析法的检出限可达到10-10甚至10-12g/ml。选择性好线性范围宽应用范围窄4第一节荧光分析法的基本原理

2、1.分子荧光的产生一、分子荧光molecularfluorescence★分子能级比原子能级复杂★在分子体系中，每个电子能级上都存在振动、转动能层★室温下大多数分子处于基态的最低振动能层★在基态时，含有偶数个电子的分子，电子的ms为+1/2和-1/2,s=0，M=1。则该分子所处的电子能态称为基态单重态,用符号S0表示5分子吸收辐射后电子被激发且不发生自旋方向的改变ms为+1/2和-1/2,s=0，M=1。则该分子所处的电子能态称为激发单重态,用符号S表示。（S1S2S3…）电子被激发且伴随着自旋方向的改变ms为+1/2和+1/2,s

3、=1，M=3。则该分子所处的电子能态称为激发三重态,用符号T表示。（T1T2T3…）S06小结：分子能级与跃迁基态(S0)→激发态：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，发生的几率大；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…；电子能级的多重性M=2S+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；大多数有机分子的基态处于单重态；7S0→S1、S2允许跃迁；S0→T1、T2禁阻跃迁；通过其他

4、途径进入(见能级图)；进入的几率小；小结：激发单重态与激发三重态的不同激发单重态分子中没有净电子自旋，因而具有反磁性；激发三重态有2个自旋平行电子，是顺磁性的激发单重态分子平均寿命短（10-8~10-6s），而激发三重态的长（10-4~10s）基态单重态到激发单重态的激发，不涉及电子自旋方向的改变而容易发生，属于允许跃迁；而到激发三重态属于禁阻跃迁8S2S1S0T1吸收发射荧光发射磷光系间跨越内转换振动弛豫能量l2l1l4外转换l3T2内转换振动弛豫9激发态→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

5、(发光)和无辐射跃迁等方式失去能量；荧光延迟荧光磷光辐射跃迁无辐射跃迁传递途径内转移外转移系间跨越振动弛豫荧光：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10辐射和非辐射能量传递过程振动弛豫：同一电子能级中，以热能量交换形式由高振动能层至低相邻振动能层间的跃迁。发生振动弛豫的时间10-12s内转换：相同多重态的电子能级间的等能级的无辐射跃迁。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。发生内转换的时间10-13s。荧光发射：电子由第一

6、激发单重态的最低振动能层→基态(荧光多为S1→S0跃迁)，发射波长为3的荧光，10-7~10-9s。发射荧光的能量比分子吸收的能量小，波长长：3>2>1；11系间跨越：激发态的电子发生自旋反转而使分子的多重性发生变化的非辐射跃迁。禁阻跃迁，但当能层有较大重叠时S1T1就可发生系间跨越，通过自旋—轨道耦合进行。10-6s外转换：激发态分子与溶剂或其他溶质分子之间碰撞引起的转移能量的非辐射跃迁。常发生在S1或T1S0外转换使荧光或磷光减弱或“猝灭”。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)；发光速度

7、很慢：10-4~100s、磷光的能量比荧光小电子由S0进入T1的过程：（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光照停止后，可持续一段时间122.荧光的激发光谱与荧光光谱excitationspectrumandfluorescencespectrum（1）荧光的激发光谱激发光谱：表示不同激发波长下所引起物质发射某一波长荧光的相对效率。绘制激发光谱：固定发射波长(选最大发射波长),然后以不同波长的入射光激发荧光物质，以荧光强度F对激发波长作图，即为激发光谱。荧光分子都具有两个特征光谱：激发光谱和发射

8、光谱（荧光光谱）。13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，称为最大激发波长ex（2）荧光的发射光谱（荧光光谱）荧光光谱表示在所发射的荧光中各种波长组分的相对强度。绘制发射光谱时，使激发光波长固定在