分子發(fā)光分析法

1、第7章分子發(fā)光分析法【7-1】解釋下列名詞。（1）單重態(tài)；（2）三重態(tài)；（3）熒光；（4）磷光；（5）化學(xué)發(fā)光；（6）量子產(chǎn)率；（7）熒光猝滅； （8）振動(dòng)弛豫；（9）系間跨越；（10）內(nèi)轉(zhuǎn)換；（11）重原子效應(yīng)。答：（1）單重態(tài)：在給定軌道中的兩個(gè)電子，必定以相反方向自旋，自旋量子數(shù)分別為1/2和-1/2， 其總自旋量子數(shù)s=0。電子能級的多重性用M=2s+1=1，即自旋方向相反的電子能級多重性為1。此 時(shí)分子所處的電子能態(tài)稱為單重態(tài)或單線態(tài)，用S表示。（2）三重態(tài)：當(dāng)兩個(gè)電子自旋方向相同時(shí)，自旋量子數(shù)都為1/2,其總自旋量子數(shù)s=1。電子能級 的多重性用M=2s+1=3,即自旋方向相同的電

2、子能級多重性為3,此時(shí)分子所處的電子能態(tài)稱為三重 態(tài)或三線態(tài)，用T表示。（3）熒光：分子受到激發(fā)后，無論處于哪一個(gè)激發(fā)單重態(tài)，都可通過振動(dòng)弛豫及內(nèi)轉(zhuǎn)換，回到第一 激發(fā)單重態(tài)的最低振動(dòng)能級，然后以輻射形式回到基態(tài)的各個(gè)振動(dòng)能級發(fā)射的光。（4）磷光：分子受到激發(fā)后，無論處于哪一個(gè)激發(fā)單重態(tài)，都可通過內(nèi)轉(zhuǎn)換、振動(dòng)弛豫和體系間跨 越，回到第一激發(fā)三重態(tài)的最低振動(dòng)能級，然后以輻射形式回到基態(tài)的各個(gè)振動(dòng)能級發(fā)射的光（5）化學(xué)發(fā)光：化學(xué)反應(yīng)物或反應(yīng)產(chǎn)物受反應(yīng)釋放的化學(xué)能激發(fā)而產(chǎn)生的光輻射。（6）量子產(chǎn)率：激發(fā)態(tài)分子發(fā)射熒光的光子數(shù)與基態(tài)分子吸收激發(fā)光的光子數(shù)之比，常用f表示。（7）熒光猝滅：指熒光物質(zhì)分子與

3、溶劑分子之間發(fā)生猝滅，熒光猝滅分為靜態(tài)猝滅和動(dòng)態(tài)猝滅。（8）振動(dòng)弛豫：處于激發(fā)態(tài)最高振動(dòng)能級的外層電子回到同一電子激發(fā)態(tài)的最低振動(dòng)能級以非輻射 的形式將能量釋放的過程。（9）系間跨越：處于激發(fā)態(tài)分子的電子發(fā)生自旋反轉(zhuǎn)而使分子的多重性發(fā)生變化的過程。即分子由 激發(fā)單重態(tài)以無輻射形式跨越到激發(fā)三重態(tài)的過程。（10）內(nèi)轉(zhuǎn)換：相同多重態(tài)的兩個(gè)電子態(tài)之間的非輻射躍遷。（11）重原子效應(yīng)：使用含有重原子的溶劑（如碘乙烷、漠乙烷）或在磷光物質(zhì)中引入重原子取代 基，都可以提高磷光物質(zhì)的磷光強(qiáng)度，這種效應(yīng)稱為重原子效應(yīng)。【7-2】試從原理和儀器兩方面比較分子熒光、磷光和化學(xué)發(fā)光的異同點(diǎn)。答：（1）在原理方面：熒

4、光分析法和磷光分析法測定的熒光和磷光是光致發(fā)光，均是物質(zhì)的基態(tài)分 子吸收一定波長范圍的光輻射激發(fā)至單重激發(fā)態(tài)，測量的是由激發(fā)態(tài)回到基態(tài)產(chǎn)生的二次輻射，不 同的是熒光分析法測定的是從單重激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷產(chǎn)生的輻射，磷光分析法測定的是單重激發(fā)態(tài) 先過渡到三重激發(fā)態(tài)，再由三重激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷產(chǎn)生的輻射，二者所需的激發(fā)能是光輻射能。而 化學(xué)發(fā)光分析法測定的是化學(xué)反應(yīng)物或反應(yīng)產(chǎn)物受反應(yīng)釋放的化學(xué)能激發(fā)而產(chǎn)生的光輻射，所需的 激發(fā)能是化學(xué)能。（2）在儀器方面：熒光分析和磷光分析所用儀器相似，都由光源、激發(fā)單色器、液槽、發(fā)射單 色器、檢測器和放大顯示器組成。由于在分析原理上的差別，磷光分析儀器有些特殊部件，

5、如試樣 室、磷光鏡等。而化學(xué)發(fā)光分析法所用儀器不同，它不需要光源，但有反應(yīng)器和反應(yīng)池及化學(xué)反應(yīng) 需要的恒溫裝置，還有與熒光和磷光分析儀器相同的液槽、單色器、檢測器等?！?-3】為什么分子發(fā)光分析法的靈敏度比紫外-可見吸收光譜法高得多？答：因?yàn)闊晒鉁y量I非A,而且是從入射光的直角方向檢測，即在黑背景下檢測熒光的發(fā)射，而且熒 光的發(fā)射強(qiáng)度大，可以通過各種方法來增強(qiáng)，從而提高檢測的靈敏度，而分子吸光光度法中存在著 嚴(yán)重的背景干擾，因此分子熒光光度法靈敏度通常比分子吸光光度法的高?！?-4】 為什么要在與入射角成90的方向上檢測熒光？答：在成直角方向測量可避免透射光的影響?！?-5】 如何理解“熒光猝

6、滅”，在分析中如何應(yīng)用熒光猝滅？【7-6】 對于大多數(shù)有機(jī)物分子來說，其最低激發(fā)態(tài)為什么是三重態(tài)而不是單重態(tài)？答：在有機(jī)分子晶體中，最低的電子激發(fā)態(tài)是三重激發(fā)態(tài)，而單態(tài)激子的能量幾乎是三重態(tài)激發(fā)能 量的兩倍。【7-7】 對于一個(gè)在激發(fā)過程中吸收4.9x1017個(gè)光子，而在產(chǎn)生熒光過程中發(fā)射出2.9x1017個(gè)光子 的特定反應(yīng)，計(jì)算其量子效率。x1017X1017=0.59【7-8】如一個(gè)溶液的吸光度為0.035,計(jì)算式（7-3）中第三項(xiàng)與第二項(xiàng)之比。（-2.3038 bc）2（ -2.303 x 0.035）2解： + 2.3038bc =;（2.303 x 0.035）=0.042！2【7-

7、9】下列化合物中何者熒光最強(qiáng)?（a）（c）答：（c）【7-10】下列化合物中何者磷光最強(qiáng)？Br（a）（b）答：（c）【7-11】請按熒光強(qiáng)弱順序排列下述化合物。(c)(a)(b)(c)(d)(e)答：（d） （a） = （b） （c） （e）【7-12】 蒽溶解于苯中能比溶解于氯仿中產(chǎn)生更強(qiáng)的磷光嗎？為什么？答：不會。重原子取代基通常導(dǎo)致熒光減弱，磷光增強(qiáng)，氯仿的重原子效應(yīng)比苯大?！?-13】當(dāng)溶劑從苯變?yōu)橐颐褧r(shí)，萘產(chǎn)生的熒光波長會變長嗎？為什么？答：會變長。理由略?！?-14】 苯胺（C6H5NH2）熒光在pH 3還是pH 10時(shí)更強(qiáng)？請說明其原因。答：由于苯胺帶有堿性的胺基，它在pH 71

8、2的溶液中以分子形式存在，會發(fā)出藍(lán)色熒光；當(dāng)pH為3時(shí)，溶液中的苯胺大多數(shù)以離子形式存在，因此苯胺在pH 10時(shí)比pH 3時(shí)的更強(qiáng)?！?-15】 區(qū)別譜圖中三個(gè)峰：吸收峰、熒光峰和磷光峰，并說明判斷原則。答：上圖中I為該組分的吸收光譜，11為該組分的熒光光譜，m為該組分的磷光光譜。因?yàn)橥唤M 分的吸收光譜波長最短，磷光波長最長，熒光光譜的波長初一中間且與激發(fā)光譜呈鏡像對稱。【7-16】 若10Mg L-1的核黃素的吸收曲線（實(shí)線）與熒光曲線（虛線）如圖所示，試擬出測定熒光的實(shí)驗(yàn)條件（激發(fā)光波長和發(fā)射光波長）?！?-17】熒光黃于435nm處激發(fā)后，在485nm處發(fā)射熒光。硝酸銀在濃硫酸介質(zhì)中通

9、過與熒光黃 反應(yīng)生成一非熒光產(chǎn)物而使熒光猝滅。在一系列的溶液中，熒光黃的濃度恒定地保持在5x10-7molL-i,硝酸鹽則有著變化的濃度。逐一測量這些標(biāo)準(zhǔn)溶液的熒光。置1.245g 土壤試樣于錐 形瓶中，以10.0mL蒸餾水將土壤中的硝酸鹽溶解下來。從該溶液中取出0.500mL置于一個(gè)50mL 容量瓶中以含有5x10-7molL-i熒光黃的硫酸溶液稀釋至刻度。測量稀釋后所得溶液的熒光，見下表。 試計(jì)算土壤中硝酸鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。NO3-/(10-6mol/L)相對熒光強(qiáng)度NO3-/(10-6mol/L)相對熒光強(qiáng)度01001.01700.22941.99420.4489土壤64答：巧 =0.00622%。過程略。NO【7-18】還原態(tài)的NADH是一種具有熒光的輔酶。在x=340nm；入em=465nm條件下，測得熒光強(qiáng)度如下表所示，求算未知液中輔酶的物質(zhì)的量濃度。NADH/(10-6mol/L)IfNADH/(10-6mol/L)If0.10013.00.50059.70.20024.60.60071.20.30037.9