第七章分子發(fā)光分析法激發(fā)模式不同光致發(fā)光熱致發(fā)光場致發(fā)光化學發(fā)光熒光磷光§1熒光分析法一、概述靈敏度高，檢出限比分光光度法低2~4個數(shù)量級。選擇性也好。適用范圍較小，主要用于生物物質。二、基本原理（一）熒光和磷光的產生S0S2S1T1吸光1吸光2振動馳豫VR：在同一電子能級中，分子由較高振動能級向該電子態(tài)的最低振動能級的非輻射躍遷。內轉化ic：相同多重態(tài)的兩個電子能級間的非輻射躍遷。熒光F：處于第一電子激發(fā)單重態(tài)最低振動能級的分子，以輻射躍遷形式返回基態(tài)各振動能級。體系間竄躍isc：不同多重態(tài)的兩個電子能級間的非輻射躍遷。磷光P：處于第一電子激發(fā)三重態(tài)最低振動能級的分子，以輻射躍遷形式返回基態(tài)各振動能級。熒光與磷光的比較：（1）熒光是由激發(fā)單重態(tài)最低振動能層至基態(tài)各振動能層間躍遷產生的;

磷光是由激發(fā)三重態(tài)的最低振動能層至基態(tài)各振動能層間躍遷產生的.（2）激發(fā)單重態(tài)的平均壽命大約為10-8s,熒光產生快，而激發(fā)三重態(tài)的平均壽命為10-3--10s，磷光產生稍慢。磷光壽命比熒光長。（4）不論電子開始被激發(fā)至什么高能級，熒光和磷光的波長都是固定的。（3）磷光輻射的波長比熒光長激發(fā)光譜曲線

以不同波長的光激發(fā)熒光物質，并在熒光最強的波長處測量熒光強度。以激發(fā)波長為橫坐標，熒光強度為縱坐標繪制得到激發(fā)光譜曲線。熒光光譜曲線

固定激發(fā)光的波長和強度不變，測量不同波長下的熒光強度。以熒光發(fā)射波長為橫坐標，熒光強度為縱坐標繪制得到熒光光譜曲線。（二）熒光的激發(fā)光譜與發(fā)射光譜激發(fā)光譜發(fā)射光譜吸收光譜的各個譜帶間隔與激發(fā)態(tài)的振動能級能量差對應，熒光的發(fā)射譜帶間隔與基態(tài)的振動能級能量差相等。因而，激發(fā)態(tài)與基態(tài)的振動能級間隔類似時，吸收光譜與熒光光譜呈鏡象對稱。吸收光譜可以有幾個吸收帶，而熒光發(fā)射總是從S1

S0的過程，一般只有一個發(fā)射帶，且與激發(fā)波長無關（形狀固定）。同時發(fā)射的量子產率基本上與激發(fā)波長無關。（三）熒光效率及其影響因素1、熒光效率

kf為熒光發(fā)射過程的速率常數(shù)，ki為其它有關過程的速率常數(shù)的總和。一般來說，kf主要取決于化學結構，而ki則主要取決于化學環(huán)境，同時也與化學結構有關。2、熒光與分子結構的關系物質只有能吸收紫外可見光，才可能發(fā)熒光。共軛效應能增大熒光物質的摩爾吸光系數(shù)，有利于產生更多的激發(fā)態(tài)分子，從而有利于熒光的發(fā)生。容易實現(xiàn)*激發(fā)的芳香族化合物容易發(fā)生熒光，而能發(fā)生熒光的脂肪族和脂環(huán)族化合物較少（僅少數(shù)高度共軛體系化合物除外）。萘310nm0.29蒽400nm0.46分子的剛性平面結構有利于熒光的產生。剛性平面結構可以減少分子的振動和碰撞去活的可能性。給電子取代基能增強熒光。如-OH、-OR、-CN、-NH2、-NR2等吸電子取代基能減弱熒光。如-COOH、-NO、-CO、鹵素等。重原子效應減弱熒光，增強磷光。能級交叉現(xiàn)象嚴重，容易發(fā)生自旋軌道偶合作用，使體系間竄躍顯著增加。如鹵素取代基。芴

f=1聯(lián)苯

f=0.20n

p*躍遷的摩爾吸光系數(shù)、量子產率均低于p

p*躍遷。3.環(huán)境因素對熒光的影響1、溶劑的極性：電子激發(fā)態(tài)比基態(tài)有更大的極性。溶劑的極性增強，對激發(fā)態(tài)會產生更大的穩(wěn)定作用，使物質的熒光波長紅移，熒光強度增大。2、溫度：輻射躍遷速率不受溫度影響，但非輻射躍遷速度隨溫度升高顯著增大。對于大多數(shù)熒光物質，升高溫度會使非輻射躍遷概率增大，熒光效率降低。由于三重態(tài)的壽命更長，溫度對磷光影響更大。3、pH：含有酸性或堿性基團的芳香族化合物在不同pH溶液中有不同的電子氛圍，具有不同熒光性質。4、內濾光作用和自吸收作用。自吸收作用：當熒光物質的短波部分與其吸收光譜的長波部分有重疊時，如果溶液濃度過大，其發(fā)射的熒光被自身部分吸收。內濾光作用：溶液中若存在能吸收激發(fā)光或熒光的物質，會使實際測到的熒光減弱。5、表面活性劑：使熒光物質處于更有序的膠束微環(huán)境中，對處于激發(fā)單重態(tài)的熒光物質分子有保護作用，減小非輻射躍遷的概率，提高熒光效率。6、溶解氧分子：氧分子順磁性，使激發(fā)單重態(tài)分子向三重態(tài)的體系間竄躍速率加大，使熒光效率降低。7.熒光猝滅：熒光分子與溶劑分子或其它溶質分子的相互作用使熒光強度下降的物理或化學作用過程。化學反應生成無熒光物質碰撞失活Ifc0熒光猝滅劑：與熒光分子相互作用使熒光強度下降的物質，如氧分子、鹵化物。熒光自猝滅效應：熒光物質發(fā)出的熒光通過溶液時被熒光物質的基態(tài)分子所吸收（自吸現(xiàn)象）。由于激發(fā)態(tài)分子之間的碰撞，導致非輻射躍遷概率增大，熒光效率降低。（三）熒光強度與溶液濃度的關系三、熒光分析儀I0光源單色器液槽單色器檢測器顯示器IIf垂直測量方式兩個單色器氙燈(250~800nm)高壓汞燈365/405/436nm激光石英材料,方形四面透明。光柵光電倍增管四、熒光分析法的應用（一）無機化合物---金屬離子與芳香族化合物形成絡合物，使分子的平面剛性結構增大，原來不發(fā)光或發(fā)光較弱的化合物轉變?yōu)閺姛晒饣衔铩o機離子與發(fā)熒光的物質反應形成無熒光物質。根據熒光減弱的程度進行測定?！?磷光分析法一、原理

T1→S010-4~10S躍遷禁阻弱

二、影響因素

溫度含重原子溶劑重原子取代基重原子效應S1→T1

表面活性劑-膠束穩(wěn)定作用膠束增穩(wěn)室溫磷光分析表面吸附固體表面室溫磷光分析三磷光分析儀器I0光源單色器液槽單色器檢測器顯示器IIp低溫或特制磷光鏡§3化學發(fā)光分析法化學反應的化學能激發(fā)反應產物分子至激發(fā)態(tài)，受激分子輻射發(fā)光。生物發(fā)光。一、概述化學發(fā)光分析的特點靈敏度高10-12gmL-1測定的線性范圍寬

5~6個數(shù)量級儀器設備簡單

沒有激發(fā)光源，檢測發(fā)光總量。分析速度快二、基本原理（一）化學發(fā)光的條件間接發(fā)光A+BC*+DC*+FF*+EF*F+h

直接發(fā)光：

A+BC*+DC*C+h

（1）化學反應必須快速提供足夠的激發(fā)能。（2）反應途徑有利于激發(fā)態(tài)分子的形成。（3）激發(fā)態(tài)分子，能以輻射光子的形式回到基態(tài)。（二）化學發(fā)光效率和強度（三）化學發(fā)光反應的類型（2）氣相化學發(fā)光主要有O3、NO、S的化學發(fā)光反應，可用于監(jiān)測空