儀器分析第七章分子發(fā)光.ppt

1、第七章分子發(fā)光熒光、磷光、化學(xué)發(fā)光、學(xué)習(xí)目的是通過牙齒章節(jié)學(xué)習(xí)，明確分子發(fā)光研究的對(duì)象，了解分子發(fā)光的發(fā)生機(jī)制，了解分子發(fā)光的影響因素。掌握分子發(fā)光的幾個(gè)茄子基本概論，基本儀器結(jié)構(gòu)和定量分析方法。牙齒章節(jié)的主要內(nèi)容，7.1分子熒光、磷光頻譜7.2分子熒光、磷光與化學(xué)結(jié)構(gòu)的關(guān)系7.3影響光致發(fā)光的因素7.4分子熒光、磷光光譜儀7.5分子熒光、磷光頻譜應(yīng)用7.6化學(xué)發(fā)光頻譜簡介、7.1分子熒光、磷光頻譜、1、分子熒光、磷光頻譜概述分子因此，發(fā)光法可以用作液相色譜和毛細(xì)管傳記電泳的檢測器。與吸收光譜相比，分子發(fā)光不僅應(yīng)用于定量分析方面，還應(yīng)用于很多領(lǐng)域。一般來說，分子發(fā)光法的應(yīng)用比分子吸收光譜少，主

2、要是發(fā)光的物質(zhì)少。2，分子熒光，磷光的生成1。分子的單重態(tài)和三重態(tài)根據(jù)大麥的原理，分子在同一軌道上的兩個(gè)電子自旋方向相反，自旋楊紫數(shù)I分別為1/2和-1/2，其對(duì)數(shù)和S=0(自旋楊紫總數(shù))。自旋多重性2S 1=1，稱為單重量狀態(tài)，由S(單)表示。大多數(shù)具有偶數(shù)電子的分子(氧分子例外)在室溫下都在單個(gè)基態(tài)S0，被能量作用刺激后，電子在轉(zhuǎn)變過程中保持自旋方向，不會(huì)變成單個(gè)重態(tài)。電子戰(zhàn)期間，自旋方向發(fā)生變化時(shí)，自旋多性2S 1=3稱為發(fā)生三重態(tài)，表示為T(triplet)。三重態(tài)又稱亞穩(wěn)態(tài)。第一個(gè)引用狀態(tài)顯示為S1或T1，以后類推。根據(jù)紅特規(guī)則，ES1ET1單重態(tài)分子具有抗磁性，三重態(tài)分子具有順磁性

3、。2 .熒光，磷光的產(chǎn)生，在室溫下，大部分分子處于基態(tài)的最小振動(dòng)能量水平，分子吸收特性輻射能跳到S1或S2的不同振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)能量水平，產(chǎn)生吸收。通過無輻射轉(zhuǎn)移，突然(10-15s)著陸到第一次發(fā)生的單個(gè)狀態(tài)的最低振動(dòng)能量水平后，回到基態(tài)的每個(gè)振動(dòng)能量水平時(shí)，S1S0允許跳躍。因此熒光光譜的形狀與產(chǎn)生光的波長無關(guān)。三重分子的能量低于相應(yīng)的單重分子，但通常第一次發(fā)生三重狀態(tài)的振動(dòng)能量水平與第一次發(fā)生單個(gè)狀態(tài)的最小振動(dòng)能量水平幾乎相同。因此，第一次發(fā)生單重狀態(tài)的最小振動(dòng)能量水平可以通過系統(tǒng)間的跳躍跳到第一次發(fā)生三重狀態(tài)。經(jīng)過振動(dòng)松弛，返回到發(fā)生三重狀態(tài)的最低振動(dòng)能量水平，然后以光的形式松弛，返回到紀(jì)寧

4、狀態(tài)。、T1S0禁止阻擋跳躍，速度慢。發(fā)光一旦停止，熒光立即停止，磷光可以持續(xù)一段時(shí)間。一些分子跳躍到T1后，通過熱激活，可以回到S1的每個(gè)振動(dòng)能量水平，然后從S1的最低振動(dòng)能量水平松弛到紀(jì)寧狀態(tài)，釋放出熒光。這稱為延遲熒光。上面的熒光，磷光生成過程可以用Jablonski圖來說明。7.2分子熒光，磷光和化學(xué)結(jié)構(gòu)的關(guān)系，1，熒光楊紫產(chǎn)量(楊紫產(chǎn)量或熒光效率)=，發(fā)射熒光的分子數(shù)，這里的分子數(shù)，發(fā)射光子數(shù)，吸收光子數(shù)，kf，kf ki，kf其大小主要取決于化學(xué)結(jié)構(gòu)。Ki是與進(jìn)程相關(guān)的其他速度常數(shù)的總和。其大小主要取決于化學(xué)環(huán)境，同時(shí)與結(jié)構(gòu)有關(guān)。第二，熒光，磷光與有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的關(guān)系1。熒光，磷光

5、的產(chǎn)生是光?，F(xiàn)在我們常用的發(fā)光波長范圍是紫外線-可見光區(qū)域，即200800nm，主要是紫外線。因此，產(chǎn)生熒光和磷光的有機(jī)化合物主要是不飽和共軛結(jié)構(gòu)的分子。例如：苯環(huán)和雙鍵的共軛體系、乙炔衍生物、雜環(huán)類衍生物等。2.大多數(shù)熒光物質(zhì)在發(fā)光照射下吸收能量，首先通過*或n*生成發(fā)生狀態(tài)的分子，然后通過振動(dòng)弛豫或其他無輻射轉(zhuǎn)移在發(fā)生*或*n生成熒光。其中，*生成的熒光強(qiáng)度大于*n(*的大)。但是n*跳躍發(fā)生時(shí)，接著發(fā)生系統(tǒng)間跳躍，最后在*的T1狀態(tài)下松弛的S0狀態(tài)下產(chǎn)生更強(qiáng)的磷光。3，幾乎沒有化合物的熒光，除了過渡元素的順磁性原子發(fā)生線性熒光光譜外，大多數(shù)鹽類金屬離子在溶液中不能產(chǎn)生熒光(沒有輻射轉(zhuǎn)移)

6、。但是，某些金屬螯合物(配合物)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的熒光。生成過程：配體吸收光能，*配體將能量轉(zhuǎn)移到金屬離子，dd*或ff*發(fā)生，d*d或f*f松弛到低功能級(jí)，產(chǎn)生熒光。2，2-二羥基偶氮苯，8-羥基喹啉，7.3光亮度的影響因素，1，環(huán)境對(duì)光亮度的影響1。熒光強(qiáng)度(IF)與溶液濃度(C)的關(guān)系發(fā)射的熒光強(qiáng)度應(yīng)與物質(zhì)吸收的激發(fā)光的強(qiáng)度成正比。也就是說，在IF=格式擴(kuò)展(請(qǐng)參閱教材第139頁)bc0.05中，可以忽略格式展開的后面部分。如以上程序所示，IF=2.303 kbci 0 I0 IF=Kc在稀釋溶液中具有線性關(guān)系IF和C。在高濃度下，分子之間的相互作用得到改善，碰撞的概率增加，自我關(guān)閉。紀(jì)寧狀態(tài)

7、分子的增加導(dǎo)致自吸收。因此，IF和c不是線性關(guān)系。2 .溶劑極性的影響一般隨著溶劑介電常數(shù)的增加，物質(zhì)熒光棒的波長越長，熒光效率越高。溶劑介電常數(shù)增加(即極性越大)，*跳躍變得容易，所以這里狀態(tài)的分子越多，紅色遷移發(fā)生。此外，在含有CH3CH2I、CBr4等重原子的溶劑中，熒光強(qiáng)度降低，但磷光強(qiáng)度提高。在溶液中測量物質(zhì)熒光時(shí)，要注意溶劑中雜質(zhì)的熒光和溶劑的拉曼光譜會(huì)妨礙熒光的測定。去除方法：使用高分辨率儀器測量溶劑的拉曼峰，并在熒光光譜中進(jìn)行校正。3.溫度的影響絕大多數(shù)熒光物質(zhì)在溶液中隨溫度上升，IF，IP0。為什么？)，4.pH值的影響熒光物質(zhì)為弱酸或弱堿時(shí)，溶液的pH值對(duì)熒光強(qiáng)度有很大影響

8、。在弱酸或弱堿不同的酸度中，分子和離子的電離平衡發(fā)生變化，因此熒光物質(zhì)的熒光強(qiáng)度隨離解狀態(tài)而變化。以苯胺為例：在pH712溶液中產(chǎn)生藍(lán)色熒光，在pH13溶液中不產(chǎn)生熒光。PH13無形光，2，影響分子結(jié)構(gòu)的分子產(chǎn)生熒光的條件：物質(zhì)必須具有吸收一定頻率紫外線的特定結(jié)構(gòu)。物質(zhì)分子吸收一定頻率的紫外線后必須具有很高的熒光效率。1.軛上有雙鍵的分子一般熒光很強(qiáng)。2.具有剛性和共面結(jié)構(gòu)的電子共軛體系的分子，其高度很高。酚酞、熒光素、3 .苯環(huán)上置換對(duì)芳香化合物熒光和磷光的影響苯環(huán)上置換不同會(huì)引起化合物最大吸收棒和熒光棒的變化和強(qiáng)度的變化。通常，將電子替換為-OH，-NH2通常會(huì)提高熒光。吸入電子替換器，例

9、如-COOH，C=O減弱，甚至熒光破壞。對(duì)于用f，Cl，Br，I取代的苯，熒光強(qiáng)度隨鹵原子序數(shù)的增加而減少，但磷光強(qiáng)度相反。IF，10，7，5，0，這種現(xiàn)象稱為重原子效應(yīng)，因此熒光強(qiáng)度下降，磷強(qiáng)度增加。第三，由于熒光的消失，物質(zhì)的熒光強(qiáng)度下降的現(xiàn)象稱為熒光的消失。能降低熒光強(qiáng)度的物質(zhì)稱為滅火劑。因此，熒光的消失主要有以下幾個(gè)方面。1.碰撞消亡2。能量轉(zhuǎn)移3。氧氣的消失4。磁消失和磁吸收，7.4分子熒光，磷光光譜儀，分子熒光，磷光光譜儀，也稱為光度計(jì)，主要是光源、單色機(jī)(過濾器或光柵)，第一，熒光光度計(jì)，光源，第一單色機(jī)，樣品池，第二單色機(jī)，探測器，2 .熒光光譜可以獲得固定刺激光的波長和強(qiáng)度，物質(zhì)發(fā)出的熒光可以通過第二單色器測量不同波長的熒光強(qiáng)度，以熒光的波長(em)為橫坐標(biāo)，以熒光強(qiáng)度(IF)為縱坐標(biāo)，從而獲得物質(zhì)的熒光光譜。例如，蒽和硫酸喹啉的激發(fā)光譜和熒光頻譜，蒽的激發(fā)光譜和熒光頻譜，硫酸喹啉的激發(fā)光譜和熒光頻譜，3，磷光光度計(jì)要求：磷光分析通常在低溫下測量，以減少猝滅效果。沒有熒光的情況下，要測量磷光強(qiáng)度，光源必須及時(shí)打開開