現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)分子發(fā)光分析法

現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)分子發(fā)光分析法第一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三16.1分子發(fā)光分析概述16.2熒光和磷光分析基本原理16.3熒光和磷光分析法的特點(diǎn)與應(yīng)用16.4化學(xué)發(fā)光分析本章目錄2第二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三

基態(tài)分子吸收一定能量后，躍遷至激發(fā)態(tài)，當(dāng)激發(fā)態(tài)分子以輻射躍遷形式將其能量釋放返回基態(tài)時(shí)，便產(chǎn)生分子發(fā)光（MolecularLuminescence）。在此基礎(chǔ)上建立起來的分析方法為分子發(fā)光分析法。光致發(fā)光：以光源來激發(fā)而發(fā)光熱致發(fā)光:電致發(fā)光：以電能來激發(fā)而發(fā)光—原子發(fā)射光譜法生物發(fā)光：以生物體釋放的能量激發(fā)而發(fā)光化學(xué)發(fā)光：以化學(xué)反應(yīng)能激發(fā)而發(fā)光—化學(xué)發(fā)光分析法熒光—熒光分析法磷光—磷光分析法3第三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三16.2熒光和磷光分析基本原理一、背景知識(shí)大多數(shù)分子含有偶數(shù)電子，根據(jù)Pauli不相容原理，每個(gè)軌道上最多容納2個(gè)自旋方向相反的電子，即ms=+1/2或–1/2，同一軌道上兩電子自旋量子數(shù)的代數(shù)和S為零。

電子激發(fā)態(tài)的多重度：M=2S+1：當(dāng)S＝0時(shí)，即M=2S＋1＝1，稱為單重態(tài)當(dāng)S＝1時(shí)，即M=2S＋1＝3，稱為三重態(tài)大多數(shù)基態(tài)分子處于單重態(tài)，表示為S0（基態(tài)單重態(tài)）S1、S2、S3分別代表第一、二、三激發(fā)單重態(tài)

T1、T2、T3分別表示第一、二、三激發(fā)三重態(tài)4第四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三激發(fā)態(tài)基態(tài)基態(tài)單重態(tài)S0

激發(fā)單重態(tài)S1

激發(fā)三重態(tài)T1注：1、

由基態(tài)→激發(fā)單重態(tài)，電子自旋方向沒有改變，凈自旋=0，單重態(tài)有抗磁性；2、由基態(tài)→激發(fā)三重態(tài)，電子自旋方向發(fā)生改變，凈自旋0，三重態(tài)有順磁性。這種S0→T1的躍遷為禁阻躍遷。3、多數(shù)分子含有偶數(shù)電子，分子的電子基態(tài)多為單重態(tài)；沒有基態(tài)三重態(tài)。4、E(S1)>E(T1)。當(dāng)物質(zhì)受光照射時(shí)，基態(tài)分子吸收光能產(chǎn)生電子能級(jí)躍遷：自旋平行5第五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三二、熒光與磷光的產(chǎn)生

電子處于激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定狀態(tài)，返回基態(tài)時(shí)，通過輻射躍遷(發(fā)光)和無輻射躍遷等方式失去能量：無輻射躍遷傳遞途徑輻射躍遷熒光F磷光P體系間竄躍isc內(nèi)轉(zhuǎn)移ic振動(dòng)弛豫VR6第六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三S2S0S1T1l2l11、振動(dòng)弛豫(VibrationalRelaxation,VR)：

同一電子能級(jí)內(nèi)以熱能量交換形式由高振動(dòng)能級(jí)至低相鄰振動(dòng)能級(jí)間的躍遷。發(fā)生振動(dòng)弛豫的時(shí)間10-12-10-14s。7第七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三2、內(nèi)轉(zhuǎn)移(InternalConversion,IC)

：相同多重態(tài)的兩個(gè)電子能級(jí)之間（如S2S1,S1S0）的非輻射躍遷。S2S0S1T1l2l18第八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三內(nèi)轉(zhuǎn)移的特點(diǎn)（1）無輻射；（2）內(nèi)轉(zhuǎn)化的速率取決于能級(jí)差：（3）分子無論被激發(fā)到哪一個(gè)電子激發(fā)態(tài)，在10-13～10-11s內(nèi)經(jīng)內(nèi)轉(zhuǎn)移和振動(dòng)弛豫都會(huì)躍遷到第一（最低）電子激發(fā)態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)；9相鄰單重激發(fā)態(tài)能級(jí)接近，其振動(dòng)能級(jí)常重疊，內(nèi)轉(zhuǎn)化的速率快；S1→S0因能量差大，內(nèi)轉(zhuǎn)化的速率慢，壽命長(zhǎng)。第九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三S2S0S1T1l2l1l3熒光發(fā)射3、熒光(Fluorescence)：處于第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)的分子以輻射躍遷的形式返回基態(tài)各振動(dòng)能級(jí)(S1→S0躍遷)時(shí)，產(chǎn)生熒光。10第十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三

熒光的特點(diǎn)：（1）無論開始電子被激發(fā)至什么高能級(jí)，它都經(jīng)過無輻射躍遷到S1的最低振動(dòng)能級(jí)，發(fā)射熒光，熒光波長(zhǎng)比激發(fā)光波長(zhǎng)長(zhǎng)。熒>激（2）熒光是相同多重態(tài)間的允許躍遷，產(chǎn)生速度快，10-9~10-6s，又叫快速熒光或瞬時(shí)熒光，外部光源停止照射，熒光馬上熄滅。11第十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三l4S2系間竄躍S0S1T1l2l14、系間竄躍(IntersystemConversion,ISC)：不同多重態(tài)，有重疊的轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間的非輻射躍遷S1（最低振動(dòng)能級(jí)）→T1（較高振動(dòng)能級(jí)）躍遷。經(jīng)振動(dòng)弛豫，躍遷至第一電子激發(fā)態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)。

12第十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三磷光發(fā)射5、磷光發(fā)射(Phosphorescence)：當(dāng)受激電子降到S1的最低振動(dòng)能級(jí)后，未發(fā)射熒光，而是經(jīng)過系間竄躍到T1振動(dòng)能級(jí)，經(jīng)振動(dòng)馳豫到T1最低振動(dòng)能級(jí)，從T1最低振動(dòng)能級(jí)回到基態(tài)能級(jí)所發(fā)射的光叫磷光（T1→S0躍遷）。13l4S2S0S1T1l2l1ISC第十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三磷光特點(diǎn)：（1）由于改變電子自旋屬禁阻躍遷，因而躍遷速率慢，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)10-4～10s；光照停止后，可持續(xù)一段時(shí)間。（2）從T1也有回到S1，然后S1到S0發(fā)出熒光，叫延遲熒光。14S0S1T1l2l1S2延遲熒光l3第十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三6、外轉(zhuǎn)移(ExternalConversion,EC)：指受激分子與溶劑或其它分子的相互作用及能量轉(zhuǎn)移，使熒光或磷光強(qiáng)度減弱或消失的過程（熄滅或淬滅quenching）。15第十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三輻射能量傳遞過程

熒光:第一激發(fā)單重態(tài)S1→基態(tài)S0

磷光:第一激發(fā)三重態(tài)T1→基態(tài)S016非輻射能量傳遞過程

振動(dòng)弛豫內(nèi)轉(zhuǎn)換外轉(zhuǎn)換系間竄越1）T1的能量低于S1，因此磷光輻射的波長(zhǎng)比熒光更長(zhǎng)。

2）三重態(tài)T1向基態(tài)S0的躍遷屬于自旋禁阻，躍遷速率小，使之穩(wěn)定性大，因而磷光（壽命10-6～10-9s），比熒光（壽命10-4～10s）有長(zhǎng)得多的壽命。

3）激發(fā)態(tài)停留時(shí)間短、返回速度快的途徑，發(fā)生的幾率大，發(fā)光強(qiáng)度相對(duì)大，因此熒光比磷光發(fā)光強(qiáng)度相對(duì)大。熒光和磷光的比較：第十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三S2S1S0T1吸收發(fā)射熒光發(fā)射磷光系間竄越內(nèi)轉(zhuǎn)換振動(dòng)弛豫能量l2l1l

4

外轉(zhuǎn)換l

3T2內(nèi)轉(zhuǎn)換振動(dòng)弛豫17第十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三三、熒光效率及其影響因素1、熒光效率：

物質(zhì)吸收了紫外可見光后，躍遷至激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)分子是以輻射躍遷還是以非輻射躍遷，決定了物質(zhì)能否發(fā)熒光。定義：發(fā)熒光的分子數(shù)目與激發(fā)態(tài)分子總數(shù)的比值。即：

以各種躍遷的速率常數(shù)表示：

kf—熒光發(fā)射過程的速率常數(shù)；主要取決于分子結(jié)構(gòu)

∑ki—非輻射躍遷過程的速率常數(shù)之和，主要取決于化學(xué)環(huán)境，也與化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。f

是一個(gè)物質(zhì)熒光特性的重要參數(shù)，反映了熒光物質(zhì)發(fā)射熒光的能力，f

越大，熒光越強(qiáng)，在0~1之間。發(fā)熒光的分子數(shù)激發(fā)態(tài)分子總數(shù)熒光效率φf

=18第十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三

分子產(chǎn)生熒光必須具備兩個(gè)條件：①分子必須具有與所照射的輻射頻率相適應(yīng)的結(jié)構(gòu),

才能吸收激發(fā)光；②吸收了與其本身特征頻率相同的能量之后，必須具有一定的熒光量子產(chǎn)率。19第十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三2、熒（磷）光與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系(1)躍遷類型大多數(shù)熒光物質(zhì)首先吸收紫外可見光，產(chǎn)生*，n*躍遷激發(fā)，經(jīng)過非輻射躍遷，再發(fā)生*，*n躍遷產(chǎn)生熒光。*與n*躍遷相比，摩爾吸收系數(shù)大102~103倍，壽命短。

*躍遷常產(chǎn)生較強(qiáng)的熒光，n*躍遷產(chǎn)生的熒光弱，但可產(chǎn)生系間竄躍，產(chǎn)生更強(qiáng)的磷光。20第二十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三(2)共軛雙鍵體系——有較強(qiáng)的熒光

分子中必須含有共軛雙鍵；共軛體系越大，p電子的離域性越強(qiáng)，越易被激發(fā)而生熒光（熒光效率高）且熒光峰向長(zhǎng)波方向移動(dòng)。芳香族化合物易產(chǎn)生熒光，注意：能夠發(fā)熒光的脂肪族和脂環(huán)族化合物極少。Ff:0.29；λf：310nmFf:0.46；λf：400nm21第二十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三再如：Ff:0.28Ff:0.68共軛體系增加，熒光效率增大！22第二十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三(3)熒光物質(zhì)的剛性和共平面性增加，可使分子與溶劑或其它溶質(zhì)分子的相互作用減?。赐廪D(zhuǎn)移能量損失減?。欣跓晒獍l(fā)射。例1：Ff:0.20Ff:1.0Fluorene（芴）23第二十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三24熒光素：氧橋把兩個(gè)環(huán)固定在一個(gè)平面上，具有平面結(jié)構(gòu)，強(qiáng)熒光物質(zhì)酚酞：無氧橋把兩個(gè)環(huán)固定，不能很好的共平面，為非熒光物質(zhì)例2第二十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三紅色熒光滂鉻BBR，無熒光例3：25第二十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三立體異構(gòu)現(xiàn)象反式：平面構(gòu)型強(qiáng)熒光體順式：非平面構(gòu)型非熒光體26第二十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三27(4)

取代基效應(yīng)——取代基對(duì)物質(zhì)的熒光特征和強(qiáng)度也有很大影響。分成三類：a.增強(qiáng)熒光的取代基——有-OH、-OR、-NH2、-NHR、-NR2等給電子基團(tuán)。

由于基團(tuán)的n電子（孤對(duì)電子）的電子云與苯環(huán)上的軌道平行，共享了共軛電子，擴(kuò)大了共軛體系，使熒光波長(zhǎng)長(zhǎng)移，熒光強(qiáng)度增強(qiáng)。第二十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三28b.減弱熒光的取代基——-COOH、-NO2

、-COOR、-NO、-SH吸電子基團(tuán)，使熒光波長(zhǎng)短移，熒光強(qiáng)度減弱

芳環(huán)上被F、Cl、Br、I取代后，使系間竄躍加強(qiáng)，磷光增強(qiáng)，熒光減弱。其熒光強(qiáng)度隨鹵素原子量增加而減弱，磷光相應(yīng)增強(qiáng)，這種效應(yīng)為重原子效應(yīng)。c.影響不明顯的取代基——-NH3+、-R、SO3H等d.取代基的空間位阻對(duì)熒光也有影響，熒光減弱。第二十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三29(5)金屬螯合物的熒光大多數(shù)無機(jī)鹽類金屬離子，不能產(chǎn)生熒光，但某些螯合物都能產(chǎn)生很強(qiáng)的熒光，可用于痕量金屬離子的測(cè)定。不少有機(jī)配體是弱熒光體或不發(fā)熒光，但與Mn+形成螯合物后變?yōu)槠矫鏄?gòu)型，就會(huì)使熒光加強(qiáng)或產(chǎn)生熒光。例：8-羥基喹啉為弱熒光體，與Mn+—Al3+、Mg2+形成螯合物后，能形成剛性結(jié)構(gòu)，熒光加強(qiáng)第二十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三3、環(huán)境因素對(duì)熒光的影響(1)溶劑的極性：電子激發(fā)態(tài)比基態(tài)的極性大，溶劑的極性增強(qiáng)，對(duì)激發(fā)態(tài)會(huì)產(chǎn)生更大穩(wěn)定作用，使熒光強(qiáng)度增大，熒光波長(zhǎng)紅移。溶劑相對(duì)介電常數(shù)熒光峰l/nm熒光效率乙腈38.84100.064丙酮21.54050.055氯仿5.23980.041四氯化碳2.243900.002巰基喹啉在不同溶劑中的熒光峰和熒光效率30第三十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三(2)溫度：溫度升高，輻射躍遷的速率常數(shù)Kf基本不變，但非輻射躍遷的速率常數(shù)增大，故熒光效率降低。對(duì)磷光影響更大。(3)pH值：含酸性或堿性取代基的化合物熒光性質(zhì)受pH的影響。如：無熒光藍(lán)色熒光31pH的影響也體現(xiàn)為對(duì)發(fā)光體的電子構(gòu)型的影響。第三十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三再如：無熒光藍(lán)色熒光32第三十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三(4)表面活性劑：使熒光物質(zhì)處于更有序的膠束微環(huán)境中，對(duì)處于激發(fā)單重態(tài)的熒光物質(zhì)分子起保護(hù)作用，減小非輻射躍遷幾率，提高熒光效率。(5)O2的存在：O2為順磁性分子，溶液中溶解氧的存在，使激發(fā)單重態(tài)分子向三重態(tài)的系間竄躍速率加大，導(dǎo)致熒光效率降低，甚至熄滅。其它順磁性物質(zhì)也有這種作用。33第三十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三4、磷光強(qiáng)度影響因素(1)隨著溫度的降低分子熱運(yùn)動(dòng)速率減慢，磷光逐漸增強(qiáng)(2)重原子效應(yīng)可以提高磷光物質(zhì)的磷光強(qiáng)度(3)室溫磷光當(dāng)向溶液中加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣r(shí)，由于形成了表面活性劑膠束，改變了磷光物質(zhì)的微環(huán)境，增強(qiáng)了定向約束力，從而減少了磷光分子與溶劑分子的碰撞概率，增加了三重態(tài)的穩(wěn)定性，導(dǎo)致磷光強(qiáng)度顯著增大，稱此為膠束增穩(wěn)室溫磷光。當(dāng)磷光物質(zhì)吸附于某些固體表面時(shí)，分子的剛性增加，三重態(tài)的碰撞去活化概率大大減小，也可在室溫下產(chǎn)生較強(qiáng)的磷光，由此又產(chǎn)生了固體表面室溫磷光分析法。34第三十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三四、熒光（磷光）強(qiáng)度與溶液濃度的關(guān)系相應(yīng)的吸光分?jǐn)?shù)為：熒光強(qiáng)度（IF）與相應(yīng)的吸光分?jǐn)?shù)成正比：按照級(jí)數(shù)展開式：35吸收光強(qiáng)度Ia=第三十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三對(duì)于稀溶液，當(dāng)bc<0.05（磷光bc<0.01）時(shí)：IF----熒光強(qiáng)度φf-----熒光效率b--吸收光程--摩爾吸光系數(shù)C--熒光物質(zhì)濃度IP----磷光強(qiáng)度P-----磷光效率k--與儀器靈敏度有關(guān)的參數(shù)I0--入射光強(qiáng)度熒光定量分析依據(jù)磷光定量分析依據(jù)實(shí)驗(yàn)條件固定時(shí)36第三十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三

注：高濃度時(shí)，IF＝KC不成立IfC原因：（1）高次項(xiàng)（2）猝滅效應(yīng)第三十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三熒光猝滅：熒光分子與溶劑分子或其它溶質(zhì)分子相互作用引起熒光強(qiáng)度降低或消失的現(xiàn)象。熒光猝滅劑：這些溶劑分子或其它溶質(zhì)分子稱為熒光猝滅劑。前面提到的氧分子及重原子效應(yīng)都是常見的熒光猝滅劑。熒光自猝滅效應(yīng)：由熒光物質(zhì)自身引發(fā)的熒光強(qiáng)度減弱的現(xiàn)象叫熒光自猝滅效應(yīng)常見的自猝滅現(xiàn)象有兩種：一是當(dāng)熒光物質(zhì)發(fā)出的熒光通過溶液時(shí)被熒光物質(zhì)的基態(tài)分子所吸收，即自吸收現(xiàn)象。另一種是由于激發(fā)態(tài)分子之間的碰撞，導(dǎo)致非輻射躍遷概率的增大，熒光效率降低。38第三十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三五、激發(fā)光譜與熒光（磷光）光譜照射光波長(zhǎng)如何選擇？1.熒光的激發(fā)光譜曲線以不同波長(zhǎng)的入射光激發(fā)熒光物質(zhì)，并在熒光最強(qiáng)處測(cè)量熒光強(qiáng)度，以激發(fā)波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，熒光強(qiáng)度為縱坐標(biāo)繪制的關(guān)系曲線。與吸收光譜曲線形狀類似。2.熒光發(fā)射光譜固定激發(fā)光波長(zhǎng)(選最大激發(fā)波長(zhǎng))和強(qiáng)度，化合物發(fā)射的熒光與發(fā)射光波長(zhǎng)關(guān)系曲線。39第三十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三40emex

第四十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三3.激發(fā)光譜與發(fā)射光譜的關(guān)系

(1)Stokes位移

激發(fā)光譜與發(fā)射光譜之間的波長(zhǎng)差值。發(fā)射光譜的波長(zhǎng)比激發(fā)光譜的長(zhǎng)，這是由于振動(dòng)弛豫消耗了部分能量。

(2)發(fā)射光譜的形狀與激發(fā)波長(zhǎng)無關(guān)

電子躍遷到不同激發(fā)態(tài)能級(jí)，吸收不同波長(zhǎng)的能量，產(chǎn)生不同吸收帶，但均回到第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)再躍遷回到基態(tài)，產(chǎn)生波長(zhǎng)一定的熒光。

41第四十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三(3)

鏡像規(guī)則通常熒光發(fā)射光譜與它的激發(fā)光譜成鏡像對(duì)稱關(guān)系。固定em=620nm(MAX)固定ex=290nm(MAX)em=620nm(MAX)1→

41→

31→

21→11

→41

→21

→1ex=290nm(MAX)423第四十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三為什么成對(duì)稱關(guān)系?激發(fā)光譜：分子由基態(tài)激發(fā)至第一電子激發(fā)態(tài)的各振動(dòng)能級(jí)所致，形狀取決于第一電子激發(fā)態(tài)的各振動(dòng)能級(jí)的分布；發(fā)射光譜：由激發(fā)態(tài)分子的第一電子激發(fā)態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)回到基態(tài)不同振動(dòng)能級(jí)所致，形狀取決于基態(tài)各振動(dòng)能級(jí)的分布。因?yàn)榛鶓B(tài)和第一激發(fā)態(tài)的各振動(dòng)能級(jí)分布極為相似,所以成鏡像對(duì)稱關(guān)系。第四十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三一、熒光分析法光源樣品池激發(fā)單色器檢測(cè)器數(shù)據(jù)處理儀器控制發(fā)射單色器1、儀器設(shè)備與分光光度計(jì)的主要差別：采用垂直測(cè)量方式，即在激發(fā)光相垂直的方向測(cè)量熒光，以消去透射光影響。有兩個(gè)單色器，一個(gè)置于液槽前，用于獲得單色性較好的激發(fā)光；一個(gè)置于液槽后，用于分出某一波長(zhǎng)的熒光，消除其他雜散光干擾。44第四十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三(1)光源光源的要求：比吸收測(cè)量中的光源有更大的發(fā)射強(qiáng)度。常用熒光分析光源：氙燈，高壓汞燈。氙燈光源：波長(zhǎng)范圍：250~800nm連續(xù)光譜。是應(yīng)用最廣泛的光源。高壓汞燈光源：光譜略呈帶狀，熒光分析中常用

365，405，436nm三條譜線。(2)單色器：平面衍射光柵。(3)檢測(cè)器：光電倍增管。45第四十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三2、特點(diǎn)優(yōu)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(jí)。（紫外吸收測(cè)的是吸光度，是透射光與入射光的比值；入射光強(qiáng)度增加透射光強(qiáng)度也增加）

2）選擇性強(qiáng)，既可依據(jù)特征發(fā)射光譜，又可根據(jù)特征激發(fā)光譜定性；提供信息豐富如激發(fā)/發(fā)射光譜、熒光強(qiáng)度、熒光效率、壽命等參數(shù)反應(yīng)分子的各種特性。

3）試樣用量少。缺點(diǎn)：應(yīng)用范圍相對(duì)小（本身能發(fā)光的物質(zhì)不多，增強(qiáng)熒光的方法也有限）。46第四十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三3、應(yīng)用(1)無機(jī)化合物的分析①利用無機(jī)離子與一些有機(jī)化合物形成有熒光的絡(luò)合物，對(duì)其進(jìn)行熒光檢測(cè)。目前采用有機(jī)試劑進(jìn)行熒光分析的元素已近70種。能夠同金屬離子形成熒光絡(luò)合物的有機(jī)試劑絕大多數(shù)是芳香族化合物。熒光分析中常用的另一類絡(luò)合物是三元離子絡(luò)合物。②熒光猝滅法也是熒光分析中經(jīng)常采用的方法。(2)有機(jī)化合物的分析①脂肪族有機(jī)化合物的分子結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，本身能發(fā)生熒光的很少，一般需要與某些試劑反應(yīng)后才能進(jìn)行熒光分析。②芳香族化合物因具有共軛的不飽和體系，多數(shù)能發(fā)生熒光，可直接用熒光法測(cè)定。(3)生命與生物物質(zhì)的分析47第四十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三二、磷光光分析法1、儀器設(shè)備與熒光分析儀器相似，也是由光源、單色器、液槽、檢測(cè)器和信號(hào)顯示記錄器五部分組成。磷光特殊配件：

1）試樣室：如將樣品放在盛有液氮的石英杜瓦瓶?jī)?nèi)，即可用于低溫磷光測(cè)定。

2）磷光鏡：一種機(jī)械切光裝置，利用熒光和磷光壽命的差異消除熒光干擾。2、磷光分析法應(yīng)用主要用于測(cè)定有機(jī)化合物：

1）稠（雜）環(huán)芳烴分析

2）農(nóng)藥、生物堿、植物生長(zhǎng)激素的分析

3）藥物分析和臨床分析48第四十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三一、概述化學(xué)反應(yīng)中，產(chǎn)物分子吸收了反應(yīng)過程中釋放的化學(xué)能而被激發(fā)，在返回基態(tài)時(shí)發(fā)出光輻射稱為化學(xué)發(fā)光，根據(jù)化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度或化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的總發(fā)光強(qiáng)度來確定物質(zhì)含量的方法稱為化學(xué)發(fā)光分析法?；瘜W(xué)發(fā)光與熒光的主要區(qū)別：受激發(fā)時(shí)所需的能量來源不同

化學(xué)發(fā)光：需要化學(xué)反應(yīng)過程中所提供的化學(xué)能激發(fā)而發(fā)光

熒光：光源激發(fā)而發(fā)光49熒光棒第四十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三二、基本原理化學(xué)發(fā)光的條件

在化學(xué)反應(yīng)過程中，某些化合物接受能量而被激發(fā)，從激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時(shí)，發(fā)射出一定波長(zhǎng)的光。

A+B→C+D*D*→D+h化學(xué)發(fā)光必須具備以下條件：(1)能快速的釋放出足夠的能量(2)反應(yīng)途徑有利于激發(fā)態(tài)產(chǎn)物的形成(3)激發(fā)態(tài)分子能夠以輻射躍遷的形式返回基態(tài)，或能夠?qū)⑵淠芰哭D(zhuǎn)移給可以產(chǎn)生輻射躍遷的其他分子化學(xué)發(fā)光反應(yīng)存在于生物體(螢火蟲、海洋發(fā)光生物)中，稱生物發(fā)光(bioluminescence)。50第五十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三三、化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的分類直接化學(xué)發(fā)光A+BC*+DC*

C+h51

間接化學(xué)反應(yīng)發(fā)光

A+B—>C*+DC*+E—>E*+CE*—>E+h例第五十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三四、化學(xué)發(fā)光效率和發(fā)光強(qiáng)度激發(fā)態(tài)分子的化學(xué)反應(yīng)效率：激發(fā)態(tài)分子的發(fā)光效率：化學(xué)發(fā)光效率：52比一般的熒光發(fā)光效率多一項(xiàng)：激發(fā)態(tài)分析的化學(xué)反應(yīng)效率第五十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三由于化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度隨著時(shí)間和反應(yīng)物消耗的變化逐漸減小，對(duì)于一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)：Icl(t)與該時(shí)刻分析濃度c成正比?；瘜W(xué)發(fā)光分析中常用發(fā)光總強(qiáng)度進(jìn)行定量分析，將上式積分：即發(fā)光總強(qiáng)度與被測(cè)物分析濃度成正比—定量分析依據(jù)化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度Icl與反應(yīng)速率有如下關(guān)系：

（dc/dt

：分析物參加反應(yīng)的速率）53第五十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三六、化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的類型

按反應(yīng)體系的狀態(tài)分類，如化學(xué)發(fā)光反應(yīng)在氣相中進(jìn)行稱為氣相化學(xué)發(fā)光；在液相或固相中進(jìn)行稱為液相或固相化學(xué)發(fā)光；在兩個(gè)不同相中進(jìn)行則稱為異相化學(xué)發(fā)光。1、氣相化學(xué)發(fā)光主要有O3、NO、S的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，可用于監(jiān)測(cè)空氣中的O3、NO、SO2、H2S、CO、NO2等。

例如：

NO

＋O3→NO2*＋O2NO2*→NO2＋hv（>600nm)CO＋O→CO2*CO2*→CO2＋hv（=300-500nm，靈敏度可測(cè)至1ppb)靈敏度可達(dá)1ng·mL-1測(cè)定范圍0.01~10000g·mL-154第五十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三2、液相化學(xué)發(fā)光

用于此類化學(xué)發(fā)光分析的發(fā)光物質(zhì)有魯米諾（luminol)、光澤精、沒食子酸、洛粉堿、過氧草酸鹽等。魯米諾（3–氨基苯二甲酰環(huán)肼）是最常用的發(fā)光試劑，它可以測(cè)定Cl2、I2、HOCl、OCl-、H2O2、O2和NO2，產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)時(shí)量子效率為0.01~0.05。魯米諾在堿性溶液中和H2O2等氧化劑反應(yīng)生成最大波長(zhǎng)為425nm的光輻射。

反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)能被產(chǎn)物氨基鄰苯二甲酸根吸收，處于激發(fā)狀態(tài)，返回基態(tài)時(shí)發(fā)射熒光可檢測(cè)低至10-9mol·L-1

的H2O255第五十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三max=425nm氧化劑:H2O2O2KMnO4NaClOI2[Fe(CN)6]3-.與過氧化氫的反應(yīng)可被催化:過氧化酶氧化血紅素過渡金屬離子(Co2+、Cu2+、Fe3+、Ni、Cr、Ag、Mn、Hg、Os、Ru、Ir、Rh、Vetc.)利用luminol與過氧化氫的反應(yīng)可測(cè)酶促反應(yīng)的底物，如葡萄糖等。56第五十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三光澤精(lucigenin)max=440nm(綠色)氧化劑:H2O257第五十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三四、化學(xué)發(fā)光分析的儀器（自學(xué)）分立式化學(xué)發(fā)光分析儀：靜態(tài)方式具有簡(jiǎn)單，靈敏度高的特點(diǎn)；但手工進(jìn)樣重復(fù)性差，測(cè)量精密度不高;難于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，分離效率也低；試樣量小。流動(dòng)注射式儀器：用蠕動(dòng)泵分別將試劑連續(xù)送入混合器，用進(jìn)樣閥注射樣品，定時(shí)通過測(cè)量室，連續(xù)發(fā)光，測(cè)定光強(qiáng)度；試樣量大。

裝置流程：發(fā)光反應(yīng)室光檢測(cè)器信號(hào)放大器顯示與記錄58第五十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三五、化學(xué)發(fā)光分析的應(yīng)用

氣相化學(xué)發(fā)光已廣泛的應(yīng)用于大氣中O2、NO、NO2、H2S、SO2、CO等組分的監(jiān)測(cè)，目前已有各種專用的監(jiān)測(cè)儀器。

魯米諾-H2O2化學(xué)發(fā)光反應(yīng)能被許多過渡金屬離子所催化，利用這一性質(zhì)，已建立許多金屬離子的化學(xué)發(fā)光分析法。魯米諾-H2O2體系也用于化學(xué)發(fā)光法測(cè)定許多生化物質(zhì)。59第五十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期三1.分子熒光光譜中，發(fā)射光譜與激發(fā)波長(zhǎng)的關(guān)系無關(guān)，激發(fā)光譜