師范大學(xué)儀器分析考試重點(diǎn)分子發(fā)光分析法課件

分子發(fā)光分析法molecularluminescenceanalysis

1教學(xué)內(nèi)容：1、熒光分析法原理2、熒光分析儀器3、熒光分析法及其應(yīng)用4、磷光分析法5、化學(xué)發(fā)光分析法重點(diǎn)：熒光、磷光的產(chǎn)生難點(diǎn)：熒光、磷光的產(chǎn)生2教學(xué)要求:1、掌握熒光、磷光的產(chǎn)生過程2、掌握熒光、磷光光譜的區(qū)別3、掌握熒光、磷光分析法的應(yīng)用4、理解熒光、磷光光譜儀的結(jié)構(gòu)5、掌握化學(xué)發(fā)光的反應(yīng)類型6、掌握化學(xué)發(fā)光分析法的應(yīng)用3分子發(fā)光分析法處于基態(tài)的分子吸收能量被激發(fā)至激發(fā)態(tài)，通過測量被激發(fā)分子回到基態(tài)所發(fā)射的光輻射進(jìn)行定量分析的方法。熒光分析磷光分析化學(xué)發(fā)光分析5一、熒光產(chǎn)生的機(jī)理光致發(fā)光第一節(jié)熒光分析法原理6分子能級與躍遷分子能級:電子能級、振動能級、轉(zhuǎn)動能級分子軌道：成鍵軌道、反鍵軌道基態(tài)→激發(fā)態(tài)振動能級電子能級轉(zhuǎn)動能級BA72.電子激發(fā)態(tài)的多重度激發(fā)單重態(tài)：電子自旋配對M=2s+1=1單重態(tài)以S1，S2…表示基態(tài)：電子自旋配對M=2s+1=1單重態(tài)以S0表示激發(fā)三重態(tài)：電子自旋不配對M=2s+1=３三重態(tài)以T1，T2…表示83.分子的去活化過程

激發(fā)態(tài)→基態(tài)的能量傳遞途徑傳遞途徑輻射躍遷無輻射躍遷

熒光磷光振動弛豫內(nèi)轉(zhuǎn)換系間竄躍外轉(zhuǎn)換10S2S1S0T1吸收發(fā)射熒光發(fā)射磷光系間竄躍內(nèi)轉(zhuǎn)換振動弛豫能量l1l2l

4

外轉(zhuǎn)換l

3T2內(nèi)轉(zhuǎn)換振動弛豫11系間竄躍不同多重態(tài)，有重疊的振動能級間的非輻射躍遷。(S1

→T1)禁阻躍遷10–６s外轉(zhuǎn)換激發(fā)分子與溶劑或其他分子之間產(chǎn)生相互作用而轉(zhuǎn)移能量的非輻射躍遷。外轉(zhuǎn)換使熒光或磷光減弱或“猝滅”。13（2）輻射能量傳遞過程

熒光發(fā)射

電子由第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動能級→基態(tài)各振動能級（S1→S0）。

發(fā)射熒光的能量比分子吸收的能量小

波長：3>1>2；

10-7～10-9

s；光照停止，熒光發(fā)射停止。14磷光發(fā)射電子由第一激發(fā)三重態(tài)最低振動能級→基態(tài)各振動能級（T1→S0躍遷）；發(fā)射磷光的能量比分子吸收的能量小

波長：4

>1

>2

；禁阻躍遷；10-4～10s；光照停止后，可持續(xù)一段時(shí)間。15二、激發(fā)光譜與熒光(磷光)光譜熒光(磷光)：光致發(fā)光任何熒（磷）光物質(zhì)都具有兩種特征光譜：激發(fā)光譜與發(fā)射光譜它們是熒（磷）光定性定量分析的基礎(chǔ)。171.熒光(磷光)的激發(fā)光譜曲線固定測量熒光波長(最大發(fā)射波長)改變激發(fā)光波長，測量熒（磷）光的強(qiáng)度變化。應(yīng)用：選擇最適宜的激發(fā)光波長，用于定量分析。lex18形狀相同性質(zhì)不同：激發(fā)光譜曲線：熒光強(qiáng)度與波長的關(guān)系曲線，吸收曲線：吸光度與波長的關(guān)系曲線。激發(fā)光譜曲線與吸收曲線19200260320380440500560620激發(fā)光譜熒光光譜磷光光譜室溫下菲的乙醇溶液熒（磷）光光譜213.熒光光譜的特性a.Stokes位移

熒光波長>激發(fā)光波長(無輻射躍遷)

b.熒光光譜的形狀與激發(fā)光波長無關(guān)

分子吸收能量躍遷到不同激發(fā)態(tài)產(chǎn)生不同吸收帶(2,1)

第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動能級躍遷回基態(tài)產(chǎn)生熒光(3)。

c.

鏡像規(guī)則通常熒光光譜與吸收光譜成鏡像對稱關(guān)系。22200250300350400450500吸收光譜熒光光譜nm蒽的激發(fā)光譜和熒光光譜23三、熒光的產(chǎn)生與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系1.分子產(chǎn)生熒光必須具備的條件（1）能吸收紫外-可見光；（2）具有一定的熒光量子產(chǎn)率。熒光量子產(chǎn)率（f）：252.熒光與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系（1）躍遷類型：不含雜原子的芳香族化合物和共軛烯烴：

→*含雜原子的烯烴：n→

*（2）共軛效應(yīng)：共軛體系增加，熒光效率增加,紅移。（3）剛性平面結(jié)構(gòu)：降低分子振動，減少碰撞去活化的可能性,熒光增強(qiáng)。（4）取代基效應(yīng)：芳環(huán)上有供電基：p-共軛，熒光增強(qiáng),紅移。吸電基：S1→T1增強(qiáng),熒光減弱，磷光增強(qiáng)。重原子效應(yīng)：熒光減弱，磷光增強(qiáng)。26第二節(jié)熒光分析儀器四個(gè)部分：激發(fā)光源、試樣池、雙單色器系統(tǒng)、檢測器特殊點(diǎn)：有兩個(gè)單色器，光源與檢測器通常成直角。光源：氙燈和高壓汞燈，激光單色器：激發(fā)單色器：選擇激發(fā)光波長發(fā)射單色器：選擇熒光波長試樣池：石英檢測器：光電倍增管29第三節(jié)熒光分析方法與應(yīng)用

1.定量分析(1)定量依據(jù)If

=Kc（2）定量方法校準(zhǔn)曲線法標(biāo)準(zhǔn)對照法

302.特點(diǎn)（1）靈敏度高比紫外-可見分光光度法高2～4個(gè)數(shù)量級；If=KcA=lg(I0/I)=ebc（2）選擇性強(qiáng)既可依據(jù)發(fā)射光譜，又可根據(jù)激發(fā)光譜；（3）試樣量少缺點(diǎn)：應(yīng)用范圍小。313.熒光分析法的應(yīng)用(1)無機(jī)化合物的分析與有機(jī)試劑配合物后測量；可測量約60多種元素。鈹、鋁、硼、鎵、硒、鎂、稀土常采用熒光分析法；氟、硫、鐵、銀、鈷、鎳采用熒光熄滅法測定；銅、鈹、鐵、鈷、鋨及過氧化氫采用催化熒光法測定；鉻、鈮、鈾、碲采用低溫?zé)晒夥y定；鈰、銪、銻、釩、鈾采用固體熒光法測定(2)生物與有機(jī)化合物的分析

323334第四節(jié)磷光分析一、磷光分析法原理

T1→S0S2S1S0T1吸收發(fā)射熒光發(fā)射磷光系間竄躍內(nèi)轉(zhuǎn)換振動弛豫能量l1l2l

4

外轉(zhuǎn)換l

3T2內(nèi)轉(zhuǎn)換振動弛豫351.磷光的特點(diǎn)波長：磷光〉熒光壽命：磷光〉熒光（S1→T1→S0)磷光的壽命和輻射強(qiáng)度對于重原子和順磁性離子敏感。362.低溫磷光3.重原子效應(yīng)4.室溫磷光37200260320380440500560620激發(fā)光譜熒光光譜磷光光譜室溫下菲的乙醇溶液熒（磷）光光譜38二、磷光的檢測熒光計(jì)上配上磷光測量附件即可對磷光進(jìn)行測量。測量方法：（1）通常借助于熒光和磷光壽命的差別，采用磷光鏡的裝置將熒光隔開。（2）采用脈沖光源和可控檢測及時(shí)間分辨技術(shù)。

39三、磷光分析法的應(yīng)用1.稠環(huán)芳烴分析

采取固體表面室溫磷光分析法快速靈敏測定稠環(huán)芳烴和雜環(huán)化合物（致癌物質(zhì)）2.農(nóng)藥、生物堿、植物生長激素的分析

煙堿、降煙堿、新煙堿3.藥物分析和臨床分析

404142第五節(jié)化學(xué)發(fā)光分析法某些物質(zhì)在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時(shí)，由于吸收了反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的化學(xué)能，而使反應(yīng)產(chǎn)物分子激發(fā)至激發(fā)態(tài)，受激分子由激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)，便發(fā)出一定波長的光。這種吸收化學(xué)能使分子發(fā)光的過程稱為化學(xué)發(fā)光。利用化學(xué)發(fā)光反應(yīng)而建立起來的分析方法稱為化學(xué)發(fā)光分析法。43一、化學(xué)發(fā)光分析的基本原理AP*P+h化學(xué)激活發(fā)光441.直接化學(xué)發(fā)光和間接化學(xué)發(fā)光（1）直接化學(xué)發(fā)光

A+BC*+DC*C+h（2）間接化學(xué)發(fā)光

A+BC*+DC*+FF*+EF*F+h

二、化學(xué)發(fā)光反應(yīng)類型45（1）氣相化學(xué)發(fā)光