荧光分析法ppt课件.ppt

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1、物质对特定波长的光产生有选择性的吸收光谱，其电子能级跃迁到激发态。处于激发态的分子或原子是不稳定的，很容易通过碰撞，以热能或动能的形式消耗其能量，降低到较低能级。这种能级的变化称为无辐射跃迁。有些物质则会发射一定波长的光，以辐射的形式回到基态。这种现象称之光致发光。荧光（fluorescence）和磷光是光致发光现象中最常见的现象。荧光分析法是根据物质的荧光谱线位置及其强度进行物质鉴定和含量测定的方法。荧光按待测物可分为：分子荧光和原子荧光荧光（fluorescence）和磷光是光致发光现象中最常见的现象。荧光分析法是根据物质的荧光谱线位置及其强度进行物质鉴定

2、和含量测定的方法。荧光按待测物可分为：分子荧光和原子荧光1575年，西班牙医生N.Monardes发现。1852年，SirGeorgeStokes对荧光产生的机理作了解释，并提出了“荧光”。1867年，首次用于分析测定。1928年，Jette和West提出第一台光电荧光计。1952年，商品荧光分光光度计出现。荧光分析法的发展历史11.2荧光分析法的基本原理11.2.1分子荧光光谱的产生1分子荧光与电子能级的多重性电子的自旋量子数根据Pauli不相容原理，基态时，填充在低轨道的两个电子必定具有相反的自旋方向，即自旋量子数S分别为1/2和-1/2。总自旋量子数S=

3、1/2+(-1/2)=0（自旋相反）S=1/2+1/2=1（自旋相同）电子能级的多重性电子能级的多重性用M＝2S+1表示，其中S是给定轨道的电子的总自旋量子数。总自旋量子数S——为单个价电子自旋量子数的式量和。单重态当S=0时，分子的多重性M=1，此时电子所处的电子能态称为单重态（sigletstate),用符号S表示。三重态当S=1时（即自旋平行，分子的多重性M=3，此时分子所处的电子能态称为三重态（tripletstate),用符号T表示。激发单重态：当基态的一个电子吸收光能激发跃迁至较高的能级时，若电子不发生自旋方向的改变，即两个电子的自旋方向仍相反，总

4、的自旋量子数仍等于0，这时分子处于激发单重态（2S+1=1）。激发三重态当基态的一个电子吸收光能激发跃迁至较高的能级时，若电子发生自旋方向的改变，即两个电子的自旋方向相同，总的自旋量子数等于1，这时分子处于激发三重态（2S+1=3）。分子的基态、激发单重态、激发三重态的电子分布物质的分子体系中存在着电子能级（Ee）、振动能级（Ev）和转动能级（Er）。在室温时，大多数分子处在电子能级基态的最低振动能级，当物质受到一定辐射能的作用时，就会发生能级间的跃迁。2.荧光产生机理激发态→基态的能量传递途径传递途径辐射跃迁荧光磷光内转换外转换系间跨越振动弛豫无辐射跃迁振动

5、弛豫振动弛豫（VibrationalRelaxation,VR）是指处于激发态的各振动能级的分子，通过与溶剂分子的碰撞而将部分振动能量传递给溶剂分子，其电子则返回到同一电子激发态的最低振动能级的过程。在这一过程中能量以热的形式放出，故为无辐射跃迁。振动弛豫只能在同一电子能级内发生，发生振动弛豫的时间为10-12s数量级。内转换（InternalConversion，IC）当两个电子能级非常靠近以至其振动能级有重叠时，受激分子常由高电子能级以无辐射跃迁方式转移至低能级。如图中，S1*较高振动能级与S2*的较低振动能级的势能非常接近，则内转换过程（S2*→S1*）

6、很容易发生，通过内转换及振动弛豫，均跃回到第一激发单重态的最低振动能级。内转换荧光发射：电子由第一激发单重态的最低振动能级→基态（多为S1*→S0跃迁），发射波长为3的荧光；10-7～10-9s。由图可见，发射荧光的能量比分子吸收的能量小，波长长；3>2；荧光发射：外部能量转换（ExternalConversion，EC）受激分子与溶剂或其它分子相互作用发生能量转换而使荧光或磷光强度减弱甚至消失的过程，也称“熄灭”或“猝灭”。常常发生在第一电子激发单重态或激发三重态的最低振动能级向基态转换的过程中。外部能量转换体系间跨越（IntersystemConve

7、rsion，ISC）处于激发态分子的电子发生自旋反转而使分子的多重性发生变化的过程，如从S1＊到T1＊，该跃迁是禁阻的。然而，当不同多重态的两个电子能级有较大重叠时，处于这两个能级上的受激电子的自旋方向发生变化，即可通过自旋-轨道耦合而产生无辐射跃迁（S1＊→T1＊），该过程称为系间跨越。体系间跨越磷光发射：电子由第一激发三重态的最低振动能级→基态（T1*→S0跃迁）；发光速度很慢：10-4～10s。光照停止后，可持续一段时间。磷光发射：过程小节：非辐射能量传递过程振动弛豫内转换外转换系间跨越辐射能量传递过程荧光发射磷光发射11.2.2荧光的激发光谱和发射光谱

8、蒽的激发光谱（吸收光谱）和发射光谱（荧