分子發(fā)光分析法(1)ppt課件

1、第七章第七章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法molecular luminescenceanalysisv第一次記錄熒光景象的是第一次記錄熒光景象的是16世紀(jì)西班牙的內(nèi)科醫(yī)生和植物學(xué)家世紀(jì)西班牙的內(nèi)科醫(yī)生和植物學(xué)家N.Monardes，1575年他提到在含有一種稱為年他提到在含有一種稱為“Lignum Nephriticum的木頭切片的水溶液中，呈現(xiàn)了極為得意的天藍的木頭切片的水溶液中，呈現(xiàn)了極為得意的天藍色。色。v直到直到1852年，年，Stokes在調(diào)查奎寧和葉綠素的熒光時，用分光光在調(diào)查奎寧和葉綠素的熒光時，用分光光度計察看到其熒光的波長比入射光的波長略微長些，才判別這度計察看到其熒光的波

2、長比入射光的波長略微長些，才判別這種景象是這些物質(zhì)在吸收光能后重新發(fā)射不同波長的光，而不種景象是這些物質(zhì)在吸收光能后重新發(fā)射不同波長的光，而不是由光的漫射作用所引起的，從而導(dǎo)入了熒光是光發(fā)射的概念，是由光的漫射作用所引起的，從而導(dǎo)入了熒光是光發(fā)射的概念，他還由發(fā)熒光的礦石他還由發(fā)熒光的礦石“螢石推演而提出螢石推演而提出“熒光這一術(shù)語。熒光這一術(shù)語。v1867年，年，Goppelsroder進展了歷史上初次的熒光分析任務(wù)，運進展了歷史上初次的熒光分析任務(wù)，運用鋁用鋁桑色素配合物的熒光進展鋁的測定。桑色素配合物的熒光進展鋁的測定。v19世紀(jì)以前，熒光的察看是靠肉眼進展的，直到世紀(jì)以前，熒光的察看是

3、靠肉眼進展的，直到1928年，才由年，才由Jette和和West提出了第一臺熒光計。提出了第一臺熒光計。某些物質(zhì)的分子吸收一定能量后，電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，某些物質(zhì)的分子吸收一定能量后，電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，以光輻射的方式從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)，這種景象稱為分子發(fā)以光輻射的方式從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)，這種景象稱為分子發(fā)光，在此根底上建立起來的分析方法為分子發(fā)光分析法光，在此根底上建立起來的分析方法為分子發(fā)光分析法較高激發(fā)態(tài)較高激發(fā)態(tài)基基 態(tài)態(tài)吸收能吸收能量受激量受激光輻射光輻射退激退激分子在退激過程中以光輻射方式釋放能量分子在退激過程中以光輻射方式釋放能量v根據(jù)分子受激時所吸收能源及輻射光的根據(jù)分子受

4、激時所吸收能源及輻射光的機理不同分為以下幾類：機理不同分為以下幾類：v v 光致發(fā)光：以光能來激發(fā)而發(fā)光光致發(fā)光：以光能來激發(fā)而發(fā)光v v 電致發(fā)光：以電能來激發(fā)而發(fā)光電致發(fā)光：以電能來激發(fā)而發(fā)光熒光熒光燈燈v 生物發(fā)光：以生物體釋放的能量激發(fā)而生物發(fā)光：以生物體釋放的能量激發(fā)而發(fā)光發(fā)光v 化學(xué)發(fā)光：以化學(xué)反響能激發(fā)而發(fā)光化學(xué)發(fā)光：以化學(xué)反響能激發(fā)而發(fā)光熒光熒光熒光分析法熒光分析法磷光磷光磷光分析法磷光分析法一、熒光與磷光的產(chǎn)生過程一、熒光與磷光的產(chǎn)生過程 由分子構(gòu)造實際，主要討論熒光及磷光的產(chǎn)活力理由分子構(gòu)造實際，主要討論熒光及磷光的產(chǎn)活力理。1. 1. 分子能級與躍遷分子能級與躍遷 分子能

5、級比原子能級復(fù)雜；分子能級比原子能級復(fù)雜； 在每個電子能級上，都存在振動、轉(zhuǎn)動能級；在每個電子能級上，都存在振動、轉(zhuǎn)動能級； 基態(tài)基態(tài)(S0)(S0)激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)(S1(S1、S2S2、激發(fā)態(tài)振動能級、激發(fā)態(tài)振動能級) )：吸收特定頻率的輻射；量子化；躍遷一次到位；吸收特定頻率的輻射；量子化；躍遷一次到位； 激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)基態(tài)：多種途徑和方式基態(tài)：多種途徑和方式( (見能級圖見能級圖) )；速；速度最快、激發(fā)態(tài)壽命最短的途徑占優(yōu)勢；度最快、激發(fā)態(tài)壽命最短的途徑占優(yōu)勢； 第一、第二、第一、第二、電子激發(fā)單重態(tài)電子激發(fā)單重態(tài) S1 S1 、S2 S2 ； 第一、第二、第一、第二、電子激發(fā)三重態(tài)電子激

6、發(fā)三重態(tài) T1 T1 、 T2 T2 ；第一節(jié)第一節(jié) 分子發(fā)光分析法原理分子發(fā)光分析法原理2.2.電子激發(fā)態(tài)的多重度電子激發(fā)態(tài)的多重度 電子激發(fā)態(tài)的多重度：M=2S+1 S為電子自旋量子數(shù)的代數(shù)和(0或1)； 平行自旋比成對自旋穩(wěn)定(洪特規(guī)那么)，三重態(tài)能級比相應(yīng)單重態(tài)能級低； 大多數(shù)有機分子的基態(tài)處于單重態(tài)； 3.3.激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)基態(tài)的能量傳送途徑基態(tài)的能量傳送途徑 電子處于激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定形狀，前往基態(tài)時，經(jīng)過輻射躍遷(發(fā)光)和無輻射躍遷等方式失去能量；傳送途徑傳送途徑輻射躍遷熒光延遲熒光磷光內(nèi)轉(zhuǎn)換外轉(zhuǎn)換系間跨越振動弛豫無輻射躍遷 激發(fā)態(tài)停留時間短、前往速度快的途徑，發(fā)生的幾率大，發(fā)光強度相

7、對大；熒光：10-710 -9 s,第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動能級基態(tài)；磷光：10-410s；第一激發(fā)三重態(tài)的最低振動能級基態(tài)；S2S1S0T1吸吸收收發(fā)發(fā)射射熒熒光光發(fā)發(fā)射射磷磷光光系間跨越內(nèi)轉(zhuǎn)換振動弛豫能量l 2l 2l 1l 1l 3l 3 外轉(zhuǎn)換l l 2 2T2內(nèi)轉(zhuǎn)換振動弛豫非輻射能量傳送過程非輻射能量傳送過程 振動弛豫：同一電子能級內(nèi)以熱能量交換方式由高振動能級振動弛豫：同一電子能級內(nèi)以熱能量交換方式由高振動能級至低相鄰振動能級間的躍遷。發(fā)生振動弛豫的時間至低相鄰振動能級間的躍遷。發(fā)生振動弛豫的時間10 -12 s10 -12 s。 內(nèi)轉(zhuǎn)換：同多重度電子能級中內(nèi)轉(zhuǎn)換：同多重度電子能級

8、中, ,等能級間的無輻射能級交換等能級間的無輻射能級交換。 經(jīng)過內(nèi)轉(zhuǎn)換和振動弛豫，高激發(fā)單重態(tài)的電子躍經(jīng)過內(nèi)轉(zhuǎn)換和振動弛豫，高激發(fā)單重態(tài)的電子躍回第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動能級?；氐谝患ぐl(fā)單重態(tài)的最低振動能級。 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；轉(zhuǎn)移能量的非輻射躍遷； 外轉(zhuǎn)換使熒光或磷光減弱或外轉(zhuǎn)換使熒光或磷光減弱或“猝滅。猝滅。系間跨越：不同多重態(tài)系間跨越：不同多重態(tài), ,有重疊的轉(zhuǎn)動能級間的非輻射躍遷。有重疊的轉(zhuǎn)動能級間的非輻射躍遷。 改動電子自旋，禁阻躍遷，經(jīng)過自旋改動電子自旋，禁阻躍遷，經(jīng)過自旋軌道耦

9、合進軌道耦合進展。展。輻射能量傳送過程輻射能量傳送過程 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)基態(tài) 多為多為 S1 S0 S1 S0躍遷；躍遷； 10-7 10-710 -9 s 10 -9 s 發(fā)射熒光的能量比分子吸收的能量小，波長長；發(fā)射熒光的能量比分子吸收的能量小，波長長； 磷光發(fā)射：電子由第一激發(fā)三重態(tài)的最低振動能級磷光發(fā)射：電子由第一激發(fā)三重態(tài)的最低振動能級基態(tài)基態(tài) T1 S0T1 S0躍遷；躍遷； 電子由電子由S0S0進入進入T1T1的能夠過程：的能夠過程： S0 T1 S0 T1禁阻躍禁阻躍遷遷 S0 S0 激發(fā)激發(fā)振動弛豫振

10、動弛豫內(nèi)轉(zhuǎn)換內(nèi)轉(zhuǎn)換系間跨越系間跨越振動弛豫振動弛豫 T1 T1 發(fā)光速度很慢：發(fā)光速度很慢： 10-4 10-4100 s 100 s 。 光照停頓后，可繼續(xù)一段時間。光照停頓后，可繼續(xù)一段時間。二、激發(fā)光譜與熒光二、激發(fā)光譜與熒光( (磷光磷光) )光譜光譜 熒光(磷光)：光致發(fā)光，照射光波長如何選擇？1.熒光(磷光)的激發(fā)光譜曲線 固定丈量波長(選最大發(fā)射波長),化合物發(fā)射的熒光(磷光)強度與照射光波長的關(guān)系曲線 圖中曲線I 。 激發(fā)光譜曲線的最高處，處于激發(fā)態(tài)的分子最多，熒光強度最大；2.2.熒光光譜熒光光譜( (或磷光光譜或磷光光譜) ) 固定激發(fā)光波長(選最大激發(fā)波長), 化合物發(fā)射

11、的熒光(或磷光) 強度與發(fā)射光波長關(guān)系曲線(圖中曲線II或III)。200260320380440500560620熒光激發(fā)光譜熒光激發(fā)光譜熒光發(fā)射光譜熒光發(fā)射光譜磷光光譜磷光光譜室溫下菲的乙醇溶液熒（磷）光光譜室溫下菲的乙醇溶液熒（磷）光光譜3.3.激發(fā)光譜與發(fā)射光譜的關(guān)系激發(fā)光譜與發(fā)射光譜的關(guān)系 a. Stokes a. Stokes位移位移 激發(fā)光譜與發(fā)射光譜之間的波長差值。發(fā)射光譜的波長比激發(fā)光譜與發(fā)射光譜之間的波長差值。發(fā)射光譜的波長比激發(fā)光譜的長，振動弛豫耗費了能量。激發(fā)光譜的長，振動弛豫耗費了能量。 b.b.發(fā)射光譜的外形與激發(fā)波長無關(guān)發(fā)射光譜的外形與激發(fā)波長無關(guān) 電子躍遷到不同

12、激發(fā)態(tài)能級，吸收不同波長的能量，產(chǎn)生電子躍遷到不同激發(fā)態(tài)能級，吸收不同波長的能量，產(chǎn)生不同吸收帶，但均回到第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動能級再躍不同吸收帶，但均回到第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動能級再躍遷回到基態(tài)，產(chǎn)生波長一定的熒光。遷回到基態(tài)，產(chǎn)生波長一定的熒光。 c. c. 鏡像規(guī)那么鏡像規(guī)那么 通常熒光發(fā)射光譜與它的吸收光譜與激發(fā)光譜外形通常熒光發(fā)射光譜與它的吸收光譜與激發(fā)光譜外形一樣成鏡像對稱關(guān)系。一樣成鏡像對稱關(guān)系。 鏡像規(guī)那么的解釋 基態(tài)上的各振動能級分布與第一激發(fā)態(tài)上的各振動能級分布類似； 基態(tài)上的零振動能級與第一激發(fā)態(tài)的二振動能級之間的躍遷幾率最大，相反躍遷也然。 200250300350

13、400450500熒光激發(fā)光譜熒光激發(fā)光譜熒光發(fā)射光譜熒光發(fā)射光譜nm蒽的激發(fā)光譜和熒光光譜蒽的激發(fā)光譜和熒光光譜三、熒光的產(chǎn)生與分子構(gòu)造的關(guān)系三、熒光的產(chǎn)生與分子構(gòu)造的關(guān)系 1. 1.分子產(chǎn)生熒光必需具備的條件分子產(chǎn)生熒光必需具備的條件1 1具有適宜的構(gòu)造；具有適宜的構(gòu)造；2 2具有一定的熒光量子產(chǎn)率。具有一定的熒光量子產(chǎn)率。 熒光量子產(chǎn)率熒光量子產(chǎn)率：吸收的光量子數(shù)發(fā)射的光量子數(shù) 熒光量子產(chǎn)率與激發(fā)態(tài)能量釋放各過程的速率常數(shù)有關(guān)，如外轉(zhuǎn)換過程速度快，不出現(xiàn)熒光發(fā)射；2.化合物的構(gòu)造與熒光1躍遷類型：* 的熒光效率高，系間跨越過程的速率常數(shù)小，有利于熒光的產(chǎn)生；2共軛效應(yīng)：提高共軛度有利于添

14、加熒光效率并產(chǎn)生紅移3剛性平面構(gòu)造：可降低分子振動，減少與溶劑的相互作用，故具有很強的熒光。如熒光素和酚酞有類似構(gòu)造，熒光素有很強的熒光，酚酞卻沒有。4取代基效應(yīng)：芳環(huán)上有供電基，使熒光加強。芳環(huán)上被F、Cl、Br、I 取代后，使系間竄躍加強，磷光加強，熒光減弱。其熒光強度隨鹵素原子量添加而減弱，磷光相應(yīng)加強，這種效應(yīng)為重原子效應(yīng)。N NN NCCOO-O-OCOCOO-O-OCH2OHCH3H3C四、影響熒光強度的要素四、影響熒光強度的要素 影響熒光強度的外部要素1.溶劑的影響 除普通溶劑效應(yīng)外，溶劑的極性、氫鍵、配位鍵的構(gòu)成都將使化合物的熒光發(fā)生變化；2.溫度的影響 熒光強度對溫度變化敏感

15、，溫度添加，外轉(zhuǎn)換去活的幾率添加。3. 溶液pH 對酸堿化合物，溶液pH的影響較大，需求嚴(yán)厲控制；OHO_OHH+_pH1有有熒光熒光pH13無熒光無熒光OHO_無熒光無熒光有熒光有熒光另外，外表活性劑也會影響熒光強度和特性4.內(nèi)濾光作用和自吸景象 自吸景象：化合物的熒光發(fā)射光譜的短波長端與其吸收光譜的長波長端重疊，產(chǎn)生自吸收；如蒽化合物。 內(nèi)濾光作用：溶液中含有能吸收激發(fā)光或熒光物質(zhì)發(fā)射內(nèi)濾光作用：溶液中含有能吸收激發(fā)光或熒光物質(zhì)發(fā)射的熒光，如色胺酸中的重鉻酸鉀；的熒光，如色胺酸中的重鉻酸鉀；5.溶液熒光的猝滅熒光物質(zhì)與溶劑或其它物質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反響，或發(fā)生碰撞后使熒光熒光物質(zhì)與溶劑或其它物

16、質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反響，或發(fā)生碰撞后使熒光強度下降或熒光效率強度下降或熒光效率f 下降稱為熒光猝滅。下降稱為熒光猝滅。使熒光強度降低的物質(zhì)稱為熒光猝滅劑使熒光強度降低的物質(zhì)稱為熒光猝滅劑 氧分子及產(chǎn)生重原子效應(yīng)的溴化物、碘化物等都是常見的熒光猝滅劑氧分子及產(chǎn)生重原子效應(yīng)的溴化物、碘化物等都是常見的熒光猝滅劑碰撞猝滅碰撞猝滅 M + 激激 M* M* + Q M + Q +熱熱靜態(tài)猝滅靜態(tài)猝滅自猝滅自猝滅熒光物質(zhì)發(fā)射的熒光被熒光物質(zhì)的基態(tài)分子所吸收，即自吸收熒光物質(zhì)發(fā)射的熒光被熒光物質(zhì)的基態(tài)分子所吸收，即自吸收景象。景象。一、儀器構(gòu)造流程一、儀器構(gòu)造流程 丈量熒光的儀器主要由四個部分組成：激發(fā)光源、

17、樣品池、雙單色器系統(tǒng)、檢測器。 特殊點：有兩個單色器，光源與檢測器通常成直角。 根本流程如圖：根本流程如圖：單色器：選擇激發(fā)光波長的單色器：選擇激發(fā)光波長的第一單色器和選擇發(fā)射光第一單色器和選擇發(fā)射光( (丈丈量量) )波長的第二單色器；波長的第二單色器；光源：燈和高壓汞燈，染料光源：燈和高壓汞燈，染料激光器激光器( (可見與紫外區(qū)可見與紫外區(qū)) )檢測器：光電倍增管。檢測器：光電倍增管。第二節(jié)分子熒光與磷光分析法第二節(jié)分子熒光與磷光分析法1、光源、光源v激發(fā)光源普通要求比吸收丈量中的光源有更大的激發(fā)光源普通要求比吸收丈量中的光源有更大的發(fā)射強度；適用波長范圍寬發(fā)射強度；適用波長范圍寬v熒光光

18、度計中，常運用鹵鎢燈作光源熒光光度計中，常運用鹵鎢燈作光源v熒光分光光度計中常用高壓汞燈和氙弧燈熒光分光光度計中常用高壓汞燈和氙弧燈運用最廣泛的一種光運用最廣泛的一種光源，可發(fā)射源，可發(fā)射250800nm很強的延續(xù)光源很強的延續(xù)光源2、單色器、單色器v熒光計用濾光片作單色器，熒光計只能用于定量熒光計用濾光片作單色器，熒光計只能用于定量分析，不能獲得光譜分析，不能獲得光譜v大多數(shù)熒光光度計普通采用兩個光柵單色器，有大多數(shù)熒光光度計普通采用兩個光柵單色器，有較高的分辨率，能掃描圖譜，既可獲得激發(fā)光譜，較高的分辨率，能掃描圖譜，既可獲得激發(fā)光譜，又可獲得熒光光譜又可獲得熒光光譜v第一單色器作用：分別

19、出所需求的激發(fā)光，選擇第一單色器作用：分別出所需求的激發(fā)光，選擇最正確激發(fā)波長最正確激發(fā)波長 ex ，用此激發(fā)光激發(fā)液池內(nèi)，用此激發(fā)光激發(fā)液池內(nèi)的熒光物質(zhì)的熒光物質(zhì) exv第二單色器作用：濾掉一些雜散光和雜質(zhì)所發(fā)射第二單色器作用：濾掉一些雜散光和雜質(zhì)所發(fā)射的干擾光，用來選擇測定用的熒光波長的干擾光，用來選擇測定用的熒光波長 em。 在選定的在選定的 em 下測定熒光強度，定量分析下測定熒光強度，定量分析3、樣品池、樣品池v盛放測定溶液，通常是石英資料的方形池，四面盛放測定溶液，通常是石英資料的方形池，四面都透光，只能用手拿棱或最上邊都透光，只能用手拿棱或最上邊4、檢測器、檢測器把光信號轉(zhuǎn)化成電

20、信號把光信號轉(zhuǎn)化成電信號, 放大放大, 直接轉(zhuǎn)成熒光強度直接轉(zhuǎn)成熒光強度熒光的強度普通較弱，要求檢測器有較高的靈敏度，熒光的強度普通較弱，要求檢測器有較高的靈敏度，熒光光度計采用光電倍增管熒光光度計采用光電倍增管熒光分析比吸收光度法具有高得多的靈敏度，是由熒光分析比吸收光度法具有高得多的靈敏度，是由于熒光強度與激發(fā)光強度成正比，提高激發(fā)光強于熒光強度與激發(fā)光強度成正比，提高激發(fā)光強度可度可 大大提高熒光強度大大提高熒光強度5、讀出安裝、讀出安裝記錄儀記錄或打印機打印出結(jié)果，掃描激發(fā)光譜和記錄儀記錄或打印機打印出結(jié)果，掃描激發(fā)光譜和發(fā)射光譜發(fā)射光譜儀器光路圖同步掃描技術(shù) 根據(jù)激發(fā)和發(fā)射單色器在掃

21、描過程中彼此間所堅持的關(guān)系，同步掃描可分為固定波長差()和固定能量差及可變波長三種； 同步掃描技術(shù)可簡化光譜，譜帶變窄，減少光譜重疊，提高分辨率； 如圖。 適宜的可減少光譜重疊；酪氨酸和色氨酸的熒光激發(fā)光譜類似 ， 發(fā) 射 光 譜 嚴(yán) 重 重 疊 ， 但60nm時，只顯示色氨酸的特征光譜，實現(xiàn)分別測定?？色@得三維光譜圖的儀器 可獲得激發(fā)光譜與發(fā)射光譜同時變化時的熒(磷)光光譜圖激發(fā)光譜和熒光、磷光光譜激發(fā)光譜和熒光、磷光光譜v熒光和磷光均為光致發(fā)光，適宜的激發(fā)光波長需根熒光和磷光均為光致發(fā)光，適宜的激發(fā)光波長需根據(jù)激發(fā)光譜確定據(jù)激發(fā)光譜確定激發(fā)光譜是在固定熒光波長下，激發(fā)光譜是在固定熒光波長下

22、，丈量熒光體的熒光強度隨激發(fā)波長變化的光譜丈量熒光體的熒光強度隨激發(fā)波長變化的光譜I固定固定em 熒光波長熒光波長獲得方法：先把第二單色器的波獲得方法：先把第二單色器的波長固定，使測定的長固定，使測定的em不變，改不變，改動第一單色器波長，從動第一單色器波長，從200700 nm 掃描，讓不同波長的光照在掃描，讓不同波長的光照在熒光物質(zhì)上，測定它的熒光強度，熒光物質(zhì)上，測定它的熒光強度，以以I 為縱坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)， ex為橫坐標(biāo)得為橫坐標(biāo)得左圖，即熒光物質(zhì)的激發(fā)光譜左圖，即熒光物質(zhì)的激發(fā)光譜I固定固定 ex 激發(fā)光波長激發(fā)光波長獲得方法：先把第一獲得方法：先把第一單色器的波長固定，單色器的波長

23、固定，使激發(fā)的使激發(fā)的ex不變，不變，改動第二單色器波長，改動第二單色器波長，讓不同波長的光掃描，讓不同波長的光掃描，測定它的發(fā)光強度，測定它的發(fā)光強度，以以I 為縱坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)， em為橫坐標(biāo)得左圖，即為橫坐標(biāo)得左圖，即熒光物質(zhì)的發(fā)射光譜熒光物質(zhì)的發(fā)射光譜 從曲線上找出最大從曲線上找出最大的的 emv從圖中看出從圖中看出vl l磷磷 l l熒熒 l l激激圖吸收峰熒光峰磷光峰200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 90004008001200160020002400280032003600400044004800 IF

24、l l200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 90004008001200160020002400280032003600400044004800 IFl l200250300350400450500550600650700750800850900080016002400320040004800 IFl l磷光檢測 熒光計上配上磷光丈量附件即可對磷光進展丈量。在有熒光發(fā)射的同時丈量磷光。 丈量方法：1通常借助于熒光和磷光壽命的差別，采用磷光鏡的安裝將熒光隔開。2采用脈沖光源和可控檢測及時間分辨技術(shù)。 室溫丈量時，不需求杜瓦

25、瓶。二、熒光分析方法與運用二、熒光分析方法與運用1 1、 特點特點1 1靈敏度高靈敏度高 分子發(fā)光分析法比吸收光度法高分子發(fā)光分析法比吸收光度法高2 24 4個數(shù)量個數(shù)量級級 檢測下限：檢測下限：0.10.10.10.1g/cm-3g/cm-3 相對靈敏度：相對靈敏度：0.05mol/L 0.05mol/L 奎寧硫酸氫鹽的硫奎寧硫酸氫鹽的硫酸溶液。酸溶液。2 2選擇性強選擇性強 既可根據(jù)特征發(fā)射光譜，又可根據(jù)特征吸收既可根據(jù)特征發(fā)射光譜，又可根據(jù)特征吸收光譜；光譜；3 3試樣量少試樣量少 缺陷：運用范圍小。缺陷：運用范圍小。2、方法、方法v熒光衍生法v熒光猝滅法v敏化熒光法3 3、定量根據(jù)與方

26、法、定量根據(jù)與方法(1)定量根據(jù)定量根據(jù) 熒光強度熒光強度 If正比于吸收的光量正比于吸收的光量Ia和熒光量子效率和熒光量子效率 ： If = Ia 由朗伯由朗伯-比耳定律：比耳定律： Ia = I0(1-10- l c ) If = I0(1-10- l c ) = I0(1-e-2.3 l c ) 濃度很低時，將括號項近似處置后：濃度很低時，將括號項近似處置后： If = 2.3 I0 l c = Kc2定量方法規(guī)范曲線法：規(guī)范曲線法： 配制一系列規(guī)范濃度試樣測定熒光強度，繪制規(guī)范曲配制一系列規(guī)范濃度試樣測定熒光強度，繪制規(guī)范曲線，再在一樣條件下丈量未知試樣的熒光強度，在規(guī)范曲線線，再在一

27、樣條件下丈量未知試樣的熒光強度，在規(guī)范曲線上求出濃度；上求出濃度；比較法：比較法： 在線性范圍內(nèi)，測定標(biāo)樣和試樣的熒光強度，比在線性范圍內(nèi)，測定標(biāo)樣和試樣的熒光強度，比較；較；4 4、熒光分析法的運用、熒光分析法的運用(1)(1)無機化合物的分析無機化合物的分析 與有機試劑配合物后丈量；可丈量約與有機試劑配合物后丈量；可丈量約6060多種元素。多種元素。 鈹、鋁、硼、鎵、硒、鎂、稀土常采用熒光分析鈹、鋁、硼、鎵、硒、鎂、稀土常采用熒光分析法；法； 氟、硫、鐵、銀、鈷、鎳采用熒光熄滅法測定；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銅、鈹、鐵、鈷、鋨及

28、過氧化氫采用催化熒光法測定；測定； 鉻、鈮、鈾、碲采用低溫?zé)晒夥y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鈰、銪、銻、釩、鈾采用固體熒光法測定(2)(2)生物與有機化合物的分析生物與有機化合物的分析1、低溫磷光分析法、低溫磷光分析法v低溫磷光分析是將試樣溶于有機溶劑中，在液氮溫度77K條件下構(gòu)成剛性玻璃狀物后，丈量磷光.這樣，可減小分子間的碰撞，防止磷光猝滅.所用的溶劑應(yīng)具備以下條件：v易于制備和提純；v 能很好的溶解被分析物質(zhì)；v 在77K溫度下應(yīng)有足夠的粘度并能構(gòu)成明凈的剛性玻璃體；v 在所研討的光譜區(qū)背景要低，沒有明顯的光吸收和光發(fā)射景象。三、磷光分析

29、法的運用三、磷光分析法的運用低溫磷光分析常用試劑低溫磷光分析常用試劑溶劑及組成溶劑及組成混合比例混合比例V/V運用溫度運用溫度乙醇異戊醇乙醚乙醇異戊醇乙醚EPA25577K異丙醇異戊醇乙醚異丙醇異戊醇乙醚25+577K乙醇甲醇碘乙丙乙醇甲醇碘乙丙烷烷164177K水乙二醇水乙二醇12123K150KEPA氯仿氯仿12177KEPA+碘甲烷碘甲烷IEPA10+177K三乙醇胺三乙醇胺純?nèi)軇┘內(nèi)軇?93K213K 2、室溫磷光分析、室溫磷光分析v低溫磷光需求適當(dāng)?shù)牡蜏貤l件，限制了它的運用及開展.室溫磷光分析防止了低溫條件，將試樣固定在濾紙、硅膠、氧化鋁、玻璃纖維、淀粉、溴化鉀等基體上，以添加其剛性

30、，減少三重態(tài)的碰撞猝滅，加強磷光相對強度。v固體基質(zhì)外表室溫磷光分析v膠束穩(wěn)定室溫磷光分析v敏化室溫磷光分析 3、室溫磷光分析運用、室溫磷光分析運用1 1稠環(huán)芳烴分析稠環(huán)芳烴分析 采取固體外表室溫磷光分析法快速靈敏測定稠采取固體外表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)環(huán)芳烴和雜環(huán)化合物致癌物質(zhì)2 2農(nóng)藥、生物堿、植物生長激素的分析農(nóng)藥、生物堿、植物生長激素的分析 煙堿、降煙堿、新煙堿等分析煙堿、降煙堿、新煙堿等分析 檢測限檢測限0.01 0.01 g/cm3 g/cm3 3 3藥物分析和臨床分析藥物分析和臨床分析一、根本原理一、根本原理1. 1. 化學(xué)發(fā)光反響化學(xué)發(fā)光反響 在

31、化學(xué)反響過程中，某些化合物接受能量在化學(xué)反響過程中，某些化合物接受能量而被激發(fā)，從激發(fā)態(tài)前往基態(tài)時，發(fā)射出一定波長而被激發(fā)，從激發(fā)態(tài)前往基態(tài)時，發(fā)射出一定波長的光。的光。 A +B = C + D A +B = C + D* * D D* * D + h D + h 1 1可以發(fā)光的化合物大多為有機化合物，芳香族可以發(fā)光的化合物大多為有機化合物，芳香族化合物；化合物；2 2化學(xué)發(fā)光反響多為氧化復(fù)原反響，激發(fā)能與反化學(xué)發(fā)光反響多為氧化復(fù)原反響，激發(fā)能與反響能相當(dāng)響能相當(dāng) E=170E=170300 kJ/mol300 kJ/mol；位于可見光區(qū)；位于可見光區(qū)；3 3發(fā)光繼續(xù)時間較長，反響繼續(xù)進展

32、；發(fā)光繼續(xù)時間較長，反響繼續(xù)進展； 化學(xué)發(fā)光反響存在于生物體化學(xué)發(fā)光反響存在于生物體( (螢火蟲、海洋發(fā)螢火蟲、海洋發(fā)光生物光生物) )中，稱生物發(fā)光中，稱生物發(fā)光(bioluminescence)(bioluminescence)。第三節(jié)第三節(jié) 化學(xué)發(fā)光分析法化學(xué)發(fā)光分析法S0S1S0T1T2碰撞失活系間跨越內(nèi)部轉(zhuǎn)換磷光熒光Y*X化學(xué)激發(fā)光致發(fā)光非輻射躍遷YY2.2.化學(xué)發(fā)光效率化學(xué)發(fā)光效率化學(xué)效率：化學(xué)效率：emcecl參加反應(yīng)的分子數(shù)發(fā)射光子的分子數(shù)參加反應(yīng)分子數(shù)參加反應(yīng)分子數(shù)激發(fā)態(tài)分子數(shù)激發(fā)態(tài)分子數(shù) ce 發(fā)光效率：發(fā)光效率：激發(fā)態(tài)分子數(shù)激發(fā)態(tài)分子數(shù)產(chǎn)生光子數(shù)產(chǎn)生光子數(shù) em 時辰t

33、的化學(xué)發(fā)光強度(單位時間發(fā)射的光量子數(shù))： tctIddclcl dc/dt 分析物參與反響的速率；3.3.化學(xué)發(fā)光強度與化學(xué)發(fā)光分析的根據(jù)化學(xué)發(fā)光強度與化學(xué)發(fā)光分析的根據(jù) 在化學(xué)發(fā)光分析中，被分析物相對于發(fā)光試劑小得多，對于一級動力學(xué)反響： cttcttIAttcl0cl0cldddd dc/dt =Kc； K 為反響速率常數(shù)。定量根據(jù)：1在一定條件下，峰值光強度與被測物濃度成線性；2在一定條件下，曲線下面積為發(fā)光總強度(S)，其與被測物濃度成線性：4.4.化學(xué)發(fā)光反響的類型化學(xué)發(fā)光反響的類型1 1氣相化學(xué)發(fā)光反響氣相化學(xué)發(fā)光反響a. a. 一氧化氮與一氧化氮與O3O3的發(fā)光反響的發(fā)光反響

34、NO + O3 NO2 NO + O3 NO2* * NO2 NO2* * NO2 + h NO2 + h 發(fā)射的光譜范圍：發(fā)射的光譜范圍：600600875nm875nm，靈敏度，靈敏度1ng/cm31ng/cm3；b.b.氧原子與氧原子與SO2SO2、NONO、COCO的發(fā)光反響的發(fā)光反響 O3 O2 + O O3 O2 + O 1000 1000 C C石英管石英管中進展中進展 SO2 + O + O SO2 SO2 + O + O SO2* * + O2 + O2 SO2 SO2 * * SO2 SO2* * + h + h 最大發(fā)射波長：最大發(fā)射波長：200nm200nm；靈敏度；靈

35、敏度1 ng/cm31 ng/cm3； O3 O2 + O 1000 C石英管中進展 NO + O NO2* NO2 * NO2 + h 發(fā)射光譜范圍：4001400nm；靈敏度1ng/cm-3；氧原子與CO的發(fā)光反響： CO + O CO2* CO2 * CO2 + h 發(fā)射光譜范圍：300500nm；靈敏度1ng/cm-3； 氧原子與氧原子與NO的發(fā)光反響：的發(fā)光反響：c. 乙烯與乙烯與O3的發(fā)光反響的發(fā)光反響 乙烯與乙烯與O3反響，生成激發(fā)態(tài)乙醛：反響，生成激發(fā)態(tài)乙醛： CH2O* CH2O + h 最大發(fā)射波長：435nm；對O3的特效反響；線性呼應(yīng)范圍1 ng/cm3 1g/cm3；

36、2 2火焰中的化學(xué)發(fā)光反響火焰中的化學(xué)發(fā)光反響 在富氫火焰中，也存在著很強的化學(xué)發(fā)光反響；a. 一氧化氮 NO + H HNO* HNO * HNO + h 發(fā)射光譜范圍：660770nm； 最大發(fā)射波長：680nm； 在富氫火焰中： NO2 + 2H NO + H2O 該反響非常迅速。此法可用于測定空氣中NOx的總量，可與GC聯(lián)用，作為氮化合物的檢測器。b.硫化物硫化物 揮發(fā)性硫化物SO2 、H2S 、CH3SH、 CH3SCH3等在富氫火焰中熄滅，產(chǎn)生很強的化學(xué)發(fā)光藍色： SO2 + 2H2 S + 2H2O S + S 2S2 * S2 * S2 + h 發(fā)射光譜范圍：350460nm；

37、 最大發(fā)射波長：384nm； 靈敏度： 0.2 ng/cm3； 發(fā)射光強度與硫化物濃度的平方成正比。3 3液相中的化學(xué)發(fā)光反響液相中的化學(xué)發(fā)光反響 機理研討較多，在分析中運用最多；可測痕量的H2O2 、Cu、Mn、Co、V、Fe、Cr、Ce、Hg、Th等。 運用最多的發(fā)光試劑：魯米諾3-氨基苯二甲酰肼； 化學(xué)發(fā)光反響效率：0.010. 05； 魯米諾在堿性溶液中與雙氧水的反響過程： 該發(fā)光反響速度慢，某些金屬離子可催化反響，利用這一景象可測定這些金屬離子，包括Co，Cu，Ni，Cr，F(xiàn)e，Ag，Au等；某些金屬離子對此反響有抑制效應(yīng)也能實現(xiàn)對這些金屬的檢測，包括Ce，Hf等。5. 5. 化學(xué)與生物發(fā)光分析的運用化學(xué)與生物發(fā)光分析的運用1 該發(fā)光反響速度慢，某些金屬離子可催化反響；利用這該發(fā)光反響速度慢，某些金屬離子可催化反響；利用這一景象可間接測定這些金屬離子?？蓽y痕量的一景象可間接測定這些金屬離子。可測痕量的Cu2+ 、Mn2+、Co2+、V4+、Fe2+、 Fe3+、 Ni2+、Ag+、Au3+、Hg2+等；等；某些金屬離子對此反響有抑制效應(yīng)也能實現(xiàn)對這些金屬的檢測某些金屬離子對此反響有抑制效應(yīng)也能實現(xiàn)對這些金屬的檢測，包括，包括Ce，Hf等。等。2 可檢測低至可檢測低至 10-9 mol/L 的的H2O2；3