第五章分子发光分析法ppt课件.ppt

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1、HEBEINORMALUNIVERSITY,CollegeofChemistry&MaterialScience第一节荧光分析法一、概述分子荧光分析法—根据物质的分子荧光光谱进行定性，以荧光强度进行定量分析的分析方法。特点:灵敏度高，选择性好具有强荧光化合物相对较少，应用范围窄生物物质具有荧光，可用于生命科学研究HEBEINORMALUNIVERSITY,CollegeofChemistry&MaterialScience二、基本原理（一）分子荧光的产生基态分子吸收光能，产生电子跃迁而处于激发态（S1、S2)，电子处于激发态是不稳定状态

2、，返回基态时，通过辐射跃迁和无辐射跃迁方式失去能量。基态单重态S0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…；S0→T1禁戒跃迁；HEBEINORMALUNIVERSITY,CollegeofChemistry&MaterialScience电子激发态的多重度：M=2S+1大多数有机分子的基态处于单重态S0；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；基态激发态分子轨道上﹡↑↑↓非成对电子平行自旋更n↑↓↑↓↑↓↑↓稳定↑↓↑↓↑↓↑↓→﹡n→﹡净电子自旋S=0S=

3、0S=1分子重态M=2S+1=1（跃迁几率很小）M=2S+1=3单重基态S0激发单重态S激发三重态T有机化合物分子的电子跃迁吸光非辐射跃迁isc单重线态三重线态荧光磷光S0S1S2VRicHEBEINORMALUNIVERSITY,CollegeofChemistry&MaterialScience振动弛豫VR：同一电子能级中，分子由较高振动能级向该电子态最低振动能级的非辐射跃迁。发生振动弛豫的时间10-14～10-12s。内转化ic：相同多重态的两个电子能级间的非辐射跃迁。（S2→S1、S1→S0）内转化的速率取决于能级差。相邻单重激

4、发态能级接近，其振动能级常重叠，内转化的速率快。S1→S0因能量差大，内转化的速率慢，寿命长。无辐射跃迁能量传递过程不论分子处于哪个电子激发态，在10-13～10-11s内，通过内转化和振动弛豫，均会跃迁回第一（最低）电子激发态的最低振动能级。体系间窜跃isc：不同多重态的两个电子态间的非辐射跃迁。第一、第二、…电子激发三重态T1、T2…单重激发态的最低振动能级与三重激发态的较高振动能级重叠。体系间窜跃有一定可能性。S1（最低振动能级）→T1（较高振动能级）经振动弛豫，跃迁至第一电子激发态的最低振动能级。HEBEINORMALUNIVE

5、RSITY,CollegeofChemistry&MaterialScience辐射跃迁能量传递荧光发射磷光发射HEBEINORMALUNIVERSITY,CollegeofChemistry&MaterialScience荧光：10-6～10-9s，第一激发单重态的最低振动能级→基态；无辐射跃迁（振动驰豫、内转化）释放能量，荧光波长比激发波长长。只发射波长一定的荧光。荧光的产生HEBEINORMALUNIVERSITY,CollegeofChemistry&MaterialScience体系间窜跃：S1（最低振动能级）→T1（较高振动

6、能级）经振动弛豫，跃迁至第一电子激发态的最低振动能级。磷光：10-4～10s；第一激发三重态的最低振动能级→基态光照停止后，可持续一段时间。磷光的产生HEBEINORMALUNIVERSITY,CollegeofChemistry&MaterialScience（二）荧光效率及其影响因素1.荧光效率（荧光量子产率）φf=kf/(kf+∑Ki)具有应用价值的荧光化合物的荧光效率在0.1~1之间HEBEINORMALUNIVERSITY,CollegeofChemistry&MaterialScience2、荧光与分子结构的关系含有共轭双键

7、，能够吸收紫外-可见光分子吸收辐射的能力越强，产生荧光或磷光越强，能够强烈发光的分子几乎都是经过较低能级差的π-π*跃迁到达激发态的。共轭效应：提高共轭度（芳环多），π电子离域性增强，辐射跃迁概率增大，荧光效率高。HEBEINORMALUNIVERSITY,CollegeofChemistry&MaterialScience刚性平面结构减少分子振动和碰撞失活，荧光强度大。HEBEINORMALUNIVERSITY,CollegeofChemistry&MaterialScience取代基效应：芳环上有给电子取代基，共轭体系增大，使荧光增

8、强。芳环上有吸电子取代基，荧光减弱。给电子基团，如-OH、-OR、-CN、-NH2、-NR2等，使荧光增强。因为产生了p-共轭作用，增强了电子共轭程度，使最低激发单重态与基态之间的跃迁几率增大。吸电子基