分子發(fā)光—熒光、磷光和化學(xué)

1、分子發(fā)光熒光、磷光和化學(xué)發(fā)光 molecular luminescence analysis 概論 分子熒光和磷光光譜分析法化學(xué)發(fā)光分析法教 學(xué) 要 求 掌握熒光的產(chǎn)生、熒光效率及其影響因素；重點(diǎn)掌握溶液強(qiáng)度與溶液濃度的關(guān)系及定量分析方法；弄清熒光分析儀器的主要部件及與分子吸收儀器的主要區(qū)別。了解磷光分析法及化學(xué)發(fā)光分析法。 重點(diǎn)：熒光效率及影響因素；溶液強(qiáng)度與溶液濃度的關(guān)系及定量分析方法； 難點(diǎn)：熒光的產(chǎn)生，影響熒光效率的因素概述 一、分子發(fā)光的類型 熒光熒光Fluorescence 磷光磷光Phosphorescence 化學(xué)發(fā)光化學(xué)發(fā)光Chemiluminescence光致發(fā)光光致發(fā)光特

2、點(diǎn)：1) 靈敏度高（1-100ppb)：有的可達(dá)0.01ppb。比吸收光度法高2-3個(gè)數(shù)量級(jí)。WHY? 2) 選擇性好3) 方法簡(jiǎn)單快速，用樣量少4) 應(yīng)用不太廣泛。分子熒光與磷光光譜分析法分子熒光與磷光光譜分析法 molecular fluorescence and phosphorescence 熒光：熒光： 1616世紀(jì)：在礦物和植物提取液中發(fā)現(xiàn)熒光；世紀(jì)：在礦物和植物提取液中發(fā)現(xiàn)熒光； 15751575年：年：MonardesMonardes植物愈創(chuàng)木切片黃色水溶液植物愈創(chuàng)木切片黃色水溶液天蘭色熒光；天蘭色熒光； 18521852年：年：StokesStokes闡明熒光發(fā)射機(jī)制（分光計(jì)

3、觀測(cè)奎寧和葉闡明熒光發(fā)射機(jī)制（分光計(jì)觀測(cè)奎寧和葉綠素的熒光，發(fā)現(xiàn)波長(zhǎng)稍長(zhǎng)于入射光的波長(zhǎng)綠素的熒光，發(fā)現(xiàn)波長(zhǎng)稍長(zhǎng)于入射光的波長(zhǎng)認(rèn)識(shí)到熒認(rèn)識(shí)到熒光為光為“重新發(fā)光重新發(fā)光”而不是漫射光；而不是漫射光； 19051905年：年：WoodWood發(fā)現(xiàn)氣體分子的共振熒光；發(fā)現(xiàn)氣體分子的共振熒光； 19261926年年:Gaviola:Gaviola直接測(cè)定了熒光壽命；直接測(cè)定了熒光壽命； 19231923年：熒光年：熒光X X射線光譜；射線光譜； 19641964年：原子熒光光譜分析的建立；年：原子熒光光譜分析的建立； 19651965年：熒光分析在生物分析中廣泛應(yīng)用；年：熒光分析在生物分析中廣泛應(yīng)用；

4、 磷光：磷光： 1515世紀(jì)被發(fā)現(xiàn)（重晶石在強(qiáng)烈陽(yáng)光下的發(fā)光）世紀(jì)被發(fā)現(xiàn)（重晶石在強(qiáng)烈陽(yáng)光下的發(fā)光） 19441944年：年：LewisLewis提出磷光用于分析的可能性；提出磷光用于分析的可能性； 19571957年：年：KeirsKeirs將磷光分析用于定量分析及多組份將磷光分析用于定量分析及多組份混合物分析；混合物分析； 19631963年：廣泛用于血液及尿液中痕量藥物及農(nóng)藥年：廣泛用于血液及尿液中痕量藥物及農(nóng)藥殘留量分析；殘留量分析； 一、熒光和磷光的產(chǎn)生 luminescence process of molecular fluorescence phosphorescence 1.

5、 1. 分子能級(jí)與躍遷分子能級(jí)與躍遷 分子能級(jí)比原子能級(jí)復(fù)雜； 在每個(gè)電子能級(jí)上，都存在振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)； 基態(tài)(S0)激發(fā)態(tài)(S1、S2、激發(fā)態(tài)振動(dòng)能級(jí))：吸收特定頻率的輻射；量子化；躍遷一次到位； 激發(fā)態(tài)基態(tài)：多種途徑和方式；速度最快、激發(fā)態(tài)壽命最短的途徑占優(yōu)勢(shì) 2.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 平行自旋比成對(duì)自旋穩(wěn)定(洪特規(guī)則)，三重態(tài)（ triplet state ）能級(jí)比相應(yīng)單重態(tài)（ singlet state ）能級(jí)低；激發(fā)單重態(tài)激發(fā)單重態(tài)：分子吸收能量，電子自旋仍然配對(duì)，為單重態(tài)，稱為激發(fā)單重態(tài)，以S1，S2表示 激發(fā)三重態(tài)激發(fā)三重態(tài)：分子吸收能量，電子自旋不

6、再配對(duì)，為三重態(tài)，稱為激發(fā)三重態(tài)，以T1，T2.表示。大多數(shù)有機(jī)分子的基態(tài)處于單重態(tài)，電子自旋配對(duì)，多重度=2s+1=1，為單重態(tài)，以S0表示。 S0T1 禁阻躍遷單重態(tài)基態(tài)S0吸收輻射通常自旋不變激發(fā)態(tài)S1/ S2單重態(tài)基態(tài)S0吸收輻射自旋改變激發(fā)態(tài)T1/T2規(guī)則Hund平行自旋能量更低泡利不相容原理 S= 1 21 21M=2S+13三重態(tài)triplet state激發(fā)后S/T兩態(tài)激發(fā)態(tài)單重態(tài)與三重態(tài) Mg的基態(tài)與第一激發(fā)態(tài)的基態(tài)與第一激發(fā)態(tài)基態(tài)基態(tài)1st激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)3s3p12121212121221SJnL2S+1=12S+1=12S+1=3內(nèi)量子數(shù)內(nèi)量子數(shù)J有有2S+1個(gè)取值個(gè)取值(

7、L+S),(L+S-1),(|L-S|)L= 0 (用用S S表示表示) 1(用用P P表示表示) 1J= 0 1 2, 1, 0 103S113P313P303P323P光光 譜譜 項(xiàng)項(xiàng) 21SJnL改變自旋/禁阻/磷光3p3.激發(fā)態(tài)基態(tài)的能量傳遞途徑 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(guò)輻射躍遷過(guò)輻射躍遷( (發(fā)光發(fā)光) )和無(wú)輻射躍遷等方式失去能量（去和無(wú)輻射躍遷等方式失去能量（去活化）活化）傳遞途徑傳遞途徑輻射躍遷熒光延遲熒光磷光內(nèi)轉(zhuǎn)移外轉(zhuǎn)移系間跨越振動(dòng)弛豫無(wú)輻射躍遷激發(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；熒光

8、熒光：10-710 -9 s,第一激發(fā)單重態(tài)單重態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)基態(tài)；磷光磷光：10-410s；第一激發(fā)三重態(tài)三重態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)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(dòng)弛豫能量l l 2l l 1l l 3 外轉(zhuǎn)換l l 2T2內(nèi)轉(zhuǎn)換振動(dòng)弛豫能量傳遞過(guò)程（1）振動(dòng)弛豫（Vibrational Relaxation, VR） 在液相或壓力足夠高的氣相中，處于激發(fā)態(tài)的分子因碰撞將能量以熱的形式傳遞給周圍的分子，從而從高振動(dòng)能層失活至低振動(dòng)能層的過(guò)程，稱為振動(dòng)弛豫。（2）內(nèi)轉(zhuǎn)換（Internal Conversion，IC） 對(duì)于具有相同多重度的分子，若較高

9、電子能級(jí)的低振動(dòng)能層與較低電子能級(jí)的高振動(dòng)能層相重疊時(shí)，則電子可在重疊的能層之間通過(guò)振動(dòng)耦合產(chǎn)生無(wú)輻射躍遷，如S2-S1；T2-T1。（3）外轉(zhuǎn)換（External Conversion，EC） 受激分子與溶劑或其它分子相互作用發(fā)生能量轉(zhuǎn)換而使熒光或磷光強(qiáng)度減弱甚至消失的過(guò)程，也稱“熄滅”或“猝滅”。 （4）系間跨躍（Intersystem Conversion，ISC） 系間跨躍是發(fā)生在兩個(gè)不同多重態(tài)之間的無(wú)輻射躍遷，如從S1到T1，該躍遷是禁阻的。然而，當(dāng)不同多重態(tài)的兩個(gè)電子能層有較大重疊時(shí)，處于這兩個(gè)能層上的受激電子的自旋方向發(fā)生變化，即可通過(guò)自旋-軌道耦合而產(chǎn)生無(wú)輻射躍遷，該過(guò)程稱為系

10、間跨躍。 （5）熒光發(fā)射 分子電子從單重激發(fā)態(tài)（Kasha規(guī)則）的最低振動(dòng)能級(jí)在很短時(shí)間（10-9-10-6s）躍遷到基態(tài)各振動(dòng)能層時(shí)所產(chǎn)生的光子輻射稱為熒光。由于各種去活化過(guò)程的存在，熒光輻射能通常要比激發(fā)能量低，或者說(shuō)，熒光波長(zhǎng)大于激發(fā)波長(zhǎng)（Stokes效應(yīng)）。 （7）磷光發(fā)射 從單重態(tài)到三重態(tài)分子間發(fā)生系間跨躍躍遷后，再經(jīng)振動(dòng)弛豫回到三重態(tài)最低振動(dòng)能層，最后，在10-4-10s內(nèi)躍遷到基態(tài)的各振動(dòng)能層所產(chǎn)生的輻射。在光照停止后，磷光仍可持續(xù)一段時(shí)間。0 0S S）（1 1T T）（1 1T T1 1S S磷光發(fā)射低振動(dòng)能層振動(dòng)馳豫高振動(dòng)能層系間竄躍（8）延遲熒光通常，發(fā)生系間竄躍時(shí)，電子

11、由S1的較低振動(dòng)能級(jí)轉(zhuǎn)移至T1的較高振動(dòng)能級(jí)處。有時(shí)，通過(guò)熱激發(fā)，有可能發(fā)生T1S1，然后由S1發(fā)生熒光。這是產(chǎn)生延遲熒光的機(jī)理。去活化演示ee吸收馳豫eeS0S0S2S1去活化演示e內(nèi)部轉(zhuǎn)換e熒光e熒光的產(chǎn)生過(guò)程熒光的產(chǎn)生過(guò)程熒光的產(chǎn)生熒光的產(chǎn)生eeee吸收激發(fā)振動(dòng)馳豫內(nèi)部轉(zhuǎn)換S1最低振動(dòng)能級(jí)熒光輻射S0各振動(dòng)能級(jí)二、熒光、磷光與化學(xué)結(jié)構(gòu)的關(guān)系 1. 1. 熒光量子產(chǎn)率熒光量子產(chǎn)率 熒光量子產(chǎn)率也叫熒光效率或量子效率，它表示物質(zhì)發(fā)射熒光的能力，通常用下式表示 或 在產(chǎn)生熒光的過(guò)程中，涉及到許多輻射和無(wú)輻射躍遷過(guò)程，如熒光發(fā)射、內(nèi)轉(zhuǎn)移，系間跨躍和外轉(zhuǎn)移等。很明顯，熒光的量子產(chǎn)率，將與上述每一個(gè)

12、過(guò)程的速率常數(shù)有關(guān)。吸收的光量子數(shù)發(fā)射的光量子數(shù)激發(fā)分子總數(shù)發(fā)射熒光的分子數(shù)kf :應(yīng)光發(fā)射過(guò)程的速率常數(shù)?？梢?jiàn)，凡是使 kf增加，使其它去活化常數(shù)降低的因素均可增加熒光量子產(chǎn)率。通常， kf 由分子結(jié)構(gòu)決定（內(nèi)因），而其它參數(shù)則由化學(xué)環(huán)境和結(jié)構(gòu)共同決定。分析應(yīng)用價(jià)值：量子產(chǎn)率0.1。2.熒光、磷光與有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的關(guān)系（1）躍遷類型：通常，具有*及n*躍遷結(jié)構(gòu)的分子才會(huì)產(chǎn)生熒光。而且*躍遷的量子效率比n*躍遷的要大得多（前者大、壽命短、kISC?。?。iffPECZSCZCVRffkkkkkkkkkk2.熒光、磷光和有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系 （1）.躍遷類型：通常，具有*及n*躍遷結(jié)構(gòu)的分子才

13、會(huì)產(chǎn)生熒光。而且*躍遷的量子效率比n*躍遷的要大得多（前者大、壽命短、kISC?。?* 躍遷 自旋許可躍遷，有利于熒光發(fā)射 n *躍遷 自旋禁阻躍遷，有利于磷光發(fā)射（2）.共軛體系：共軛度越大，分子的熒光效率越大，且熒光光譜向長(zhǎng)波方向移動(dòng)。增大共軛 萘f=0.29， f=310nm 蒽f=0.46， f=400nm在多烯結(jié)構(gòu)中，ph（CH=CH）3 ph和ph（CH=CH）2 ph在苯中的熒光效率分別為0.68和0.28。w絕大多數(shù)能發(fā)熒光的物質(zhì)為含芳香環(huán)或雜環(huán)的化合物。（3）.平面剛性結(jié)構(gòu)：分子剛性（Rigidity）越強(qiáng)，分子振動(dòng)少，與其它分子碰撞失活的機(jī)率下降，熒光量子效率提高。（4）

14、.取代基 給電子取代基增強(qiáng)熒光（p-共軛），熒光波長(zhǎng)紅移，如-OH、-OR、-NH2、-CN、NR2等； 吸電子基降低熒光，而使磷光加強(qiáng)，如 -COOH、-C=O、 -NO2、-NO、-X等； 重原子降低熒光但增強(qiáng)磷光，如苯環(huán)被鹵素取代，從氟苯到碘苯，熒光逐漸減弱到消失，該現(xiàn)象也稱重原子效應(yīng)。有利因素增大共軛剛性結(jié)構(gòu)給電子基團(tuán)不含雜原子3.無(wú)機(jī)化合物的熒光 （1 1）螯合物中配位體的發(fā)光）螯合物中配位體的發(fā)光 不少有機(jī)化合物雖然具有共軛雙鍵，但由于不是剛性結(jié)構(gòu)，分子處于非同一平面，因而不發(fā)生熒光。若這些化合物和金屬離子形成螯合物，隨著分子的剛性增強(qiáng)，平面結(jié)構(gòu)的增大，常會(huì)發(fā)生熒光。 如8-羥基喹

15、啉本身有很弱的熒光，但其金屬螯合物具有很強(qiáng)的熒光。 （2 2）螯合物中金屬離子的特征熒光）螯合物中金屬離子的特征熒光 這類發(fā)光過(guò)程通常是螯合物首先通過(guò)配位體的躍遷激發(fā)，接著配位體把能量轉(zhuǎn)給金屬離子，導(dǎo)致dd躍遷和ff躍遷，最終發(fā)射的是 d d躍遷和f f躍遷光譜。三、影響光致發(fā)光的因素三、影響光致發(fā)光的因素1. 熒光強(qiáng)度與溶液濃度的關(guān)系熒光強(qiáng)度與溶液濃度的關(guān)系)lg(0IIA AII100)1 ()101 ()(303. 2000kbcfAffaffeIIIIIIxxxxex1.! 3! 2132泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)002.302.30fffII AI kbcKc常A0.05fIKc000.10.20

16、.3AIfIf與A 的關(guān)系A(chǔ)與c正比，低濃度（1）溶劑溶劑對(duì)熒光強(qiáng)度的影響：對(duì)熒光強(qiáng)度的影響： 溶劑極性可增加或降低熒光強(qiáng)度（改變*及 n* 躍遷的能量），并使熒光峰發(fā)生移動(dòng)。 與溶劑作用從而改變熒光物質(zhì)結(jié)構(gòu)來(lái)增加或降低熒光強(qiáng)度，并使熒光峰發(fā)生移動(dòng)。（2）溫度溫度：溫度上升使熒光強(qiáng)度下降。其中一個(gè)原因是分子的內(nèi)部能量轉(zhuǎn)化作用分子的內(nèi)部能量轉(zhuǎn)化作用。當(dāng)激發(fā)分子接受額外熱能時(shí)，有可能使激發(fā)能轉(zhuǎn)換為基態(tài)的振動(dòng)能量，隨后迅速振動(dòng)弛豫而喪失振動(dòng)能量。另一個(gè)原因是碰撞頻率增加碰撞頻率增加，使外轉(zhuǎn)換的去活幾率增加。因此體系降低溫度可增加熒光分析靈敏度。2.2.影響熒光強(qiáng)度的因素影響熒光強(qiáng)度的因素（3）pHp

17、H值的影響：值的影響：帶有酸性或堿性官能團(tuán)的大多數(shù)芳香族化合物的熒光與溶液的pH有關(guān)。不同的pH值，化合物所處狀態(tài)不同，不同的化合物或化合物的分子與其離子在電子構(gòu)型上有所不同，因此，它們的熒光強(qiáng)度和熒光光譜就有一定的差別。 對(duì)于金屬離子與有機(jī)試劑形成的發(fā)光螯合物，一方面pH會(huì)影響螯合物的形成，另一方面還會(huì)影響螯合物的組成，因而影響它們的熒光性質(zhì)。（4 4）熒光的熄滅（猝滅）效應(yīng)）熒光的熄滅（猝滅）效應(yīng)熒光分子與溶劑分子或其它溶質(zhì)分子的相互作用引起熒光強(qiáng)度降低的 現(xiàn)象稱為熒光熄滅。能引起熒光強(qiáng)度降低的物質(zhì)稱為熄滅劑（猝滅劑）。 碰撞猝滅及能量轉(zhuǎn)移：主要/外部轉(zhuǎn)換熱效應(yīng) 溶劑或溶質(zhì)分子間發(fā)生物理或

18、化學(xué)作用導(dǎo)致熒光強(qiáng)度下降。溶劑或溶質(zhì)分子間發(fā)生物理或化學(xué)作用導(dǎo)致熒光強(qiáng)度下降。與熄滅劑碰撞：M* +Q M+Q+熱激發(fā)熄滅劑： M* +Q M+Q*氧熄滅：順磁性氧分子，促系間跨躍成三重態(tài)。順磁性氧分子，促系間跨躍成三重態(tài)。尤其對(duì)無(wú)取代基的芳香族化合物的熒光影響較為顯著。 溶劑粘度大溶劑粘度大 溫度高溫度高 自熄滅/自吸收 自熄：自熄：濃度高時(shí)，激發(fā)態(tài)之間相互碰撞，激發(fā)態(tài)之間相互碰撞 自吸：熒光曲線與吸收曲線重疊時(shí)，被基態(tài)分子吸收自吸：熒光曲線與吸收曲線重疊時(shí)，被基態(tài)分子吸收低濃度！低濃度！四、熒光和磷光的分析儀器四、熒光和磷光的分析儀器（一）熒光光度計(jì)（一）熒光光度計(jì)光源單色器1樣品池單色器

19、2檢測(cè)器放大與記錄垂直方向與分光光度計(jì)的主要差別與分光光度計(jì)的主要差別 垂直測(cè)量方式, 消除透射光影響 兩個(gè)單色器，激發(fā)和發(fā)射，常用光柵光源：常用氙燈、高壓汞燈和激光光源。光源：常用氙燈、高壓汞燈和激光光源。要求：強(qiáng)度大、使用波長(zhǎng)范圍寬試樣室：試樣室：四面光石英池固體試樣架四面光比色皿 （二）激發(fā)光譜和熒光、磷光光譜 excitation spectrum and fluorescence excitation spectrum and fluorescence （ phosphorescencephosphorescence ）spectrumspectrum 1. 1.熒光熒光( (磷光磷

20、光) )的激發(fā)光譜曲線的激發(fā)光譜曲線 Ex 固定測(cè)量波長(zhǎng)(選最大發(fā)射波長(zhǎng)),化合物發(fā)射的熒光(磷光)強(qiáng)度與照射光波長(zhǎng)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(qiáng)度最大色散系統(tǒng)：光柵 第一單色器選激發(fā)光波長(zhǎng) 第二單色器選熒光波長(zhǎng)檢測(cè)器：光電倍增管。2.熒光光譜(或磷光光譜) Em 固定激發(fā)光波長(zhǎng)(選最大激發(fā)波長(zhǎng)), 化合物發(fā)射的熒光(或磷光強(qiáng)度)與發(fā)射光波長(zhǎng)關(guān)系曲線(圖中曲線II或III)。由于存在各種形式的無(wú)輻射躍遷，損失了部分能量，故最大發(fā)射波長(zhǎng)都向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，尤以磷光波長(zhǎng)的移動(dòng)最多，且它的強(qiáng)度也相對(duì)較弱。 注意：因?yàn)榉肿游樟瞬煌芰康墓庾涌梢杂苫?/p>

21、態(tài)激發(fā)到幾個(gè)不同的電子激發(fā)態(tài)，而具有幾個(gè)吸收帶。由于較高激發(fā)態(tài)通過(guò)內(nèi)轉(zhuǎn)換及轉(zhuǎn)動(dòng)弛豫回到第一電子激發(fā)態(tài)的速率較高，遠(yuǎn)大于由高能激發(fā)態(tài)直接發(fā)射光子的速率，故在熒光發(fā)射時(shí)，不論用哪一個(gè)波長(zhǎng)的光輻射激發(fā)，電子都從第一電子激發(fā)態(tài)的最低振動(dòng)能層返回到基態(tài)的各個(gè)振動(dòng)能層，所以熒光發(fā)射光譜與激發(fā)波長(zhǎng)無(wú)關(guān)。（三）磷光計(jì)與熒光儀一體化與熒光儀一體化試樣室試樣室: :試樣池放在液氮杜瓦瓶?jī)?nèi)試樣池放在液氮杜瓦瓶?jī)?nèi) 固體表面磷光需特制試樣室固體表面磷光需特制試樣室磷光鏡磷光鏡: :一種機(jī)械切光裝置一種機(jī)械切光裝置. . 轉(zhuǎn)筒式和轉(zhuǎn)盤(pán)式轉(zhuǎn)筒式和轉(zhuǎn)盤(pán)式 時(shí)間分辨技術(shù)時(shí)間分辨技術(shù), 去熒光去熒光 磷光儀中的磷光儀中的2種機(jī)械

22、切光器種機(jī)械切光器光源散射光、快速衰減的熒光磷光分離五、熒光、磷光分析方法與應(yīng)用1. 1. 特點(diǎn)特點(diǎn)（1 1）靈敏度高）靈敏度高 比紫外-可見(jiàn)分光光度法高24個(gè)數(shù)量級(jí)；為什么？ 檢測(cè)下限：0.10.1g/cm-3 相對(duì)靈敏度：0.05mol/L 奎寧硫酸氫鹽的硫酸溶液。（2 2）選擇性強(qiáng)）選擇性強(qiáng) 既可依據(jù)特征發(fā)射光譜，又可根據(jù)特征吸收光譜；（3 3）試樣量少）試樣量少 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：應(yīng)用范圍小。（一）熒光分析法的應(yīng)用(1)(1)無(wú)機(jī)化合物的分析無(wú)機(jī)化合物的分析 與有機(jī)試劑配合物后測(cè)量；可測(cè)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(cè)定

23、； 銅、鈹、鐵、鈷、鋨及過(guò)氧化氫采用催化熒光法測(cè)定； 鉻、鈮、鈾、碲采用低溫?zé)晒夥y(cè)定； 鈰、銪、銻、釩、鈾采用固體熒光法測(cè)定(2) (2) 有機(jī)化合物的分析有機(jī)化合物的分析脂肪族分子結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，本身會(huì)產(chǎn)生熒光的很少，只有與其它有機(jī)試劑作用后可產(chǎn)生熒光。芳香族化合物具有不飽和的共軛體系，多能發(fā)生熒光。此外如胺類、甾族化合物、蛋白質(zhì)、酶與輔酶、維生素等均可用熒光法進(jìn)行分析。（三）、磷光分析法的應(yīng)用在分析對(duì)象上，與熒光法互補(bǔ)1. 1.稠環(huán)芳烴分析稠環(huán)芳烴分析 采取固體表面室溫磷光分析法快速靈敏測(cè)定稠環(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(zhǎng)激素的分析農(nóng)藥、生物堿、植物生長(zhǎng)激素的

24、分析 煙堿、降煙堿、新煙堿，2，4-D等分析 檢測(cè)限0.01 g/cm-3 3.3.藥物分析和臨床分析藥物分析和臨床分析一、概述化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生激發(fā)態(tài)分子化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生激發(fā)態(tài)分子, , 光發(fā)射。光發(fā)射。 用于痕量元素、環(huán)境檢測(cè)、生物醫(yī)學(xué)分析。用于痕量元素、環(huán)境檢測(cè)、生物醫(yī)學(xué)分析。 與熒光法互補(bǔ)。與熒光法互補(bǔ)。9-2 化學(xué)發(fā)光 Chemiluminescence 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 靈敏度高：魯米諾體系測(cè)定Cr3+等檢測(cè)限10-9 g/L 線性范圍寬：56個(gè)數(shù)量級(jí) 發(fā)射光強(qiáng)度測(cè)量無(wú)干擾：無(wú)背景光、散射光干擾設(shè)備簡(jiǎn)單：無(wú)光源，無(wú)需單色器，測(cè)發(fā)光總量快速缺點(diǎn)：可供發(fā)光用的試劑少；發(fā)光反應(yīng)效率低（大大低于生物體中

25、的發(fā)光）；機(jī)理研究少。 二、化學(xué)發(fā)光分析的基本原理 principle （一）化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的條件：（一）化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的條件： 能快速釋放出能快速釋放出足夠的能量足夠的能量?；瘜W(xué)反應(yīng)必須提。化學(xué)反應(yīng)必須提供足夠的激發(fā)能，激發(fā)能主要來(lái)源于反應(yīng)焓。供足夠的激發(fā)能，激發(fā)能主要來(lái)源于反應(yīng)焓。 要有有利的化學(xué)反應(yīng)歷程，使化學(xué)反應(yīng)的能要有有利的化學(xué)反應(yīng)歷程，使化學(xué)反應(yīng)的能量至少能被一種物質(zhì)所接受并量至少能被一種物質(zhì)所接受并生成激發(fā)態(tài)生成激發(fā)態(tài)。 激發(fā)態(tài)能釋放光子或能夠轉(zhuǎn)移它的能量給另激發(fā)態(tài)能釋放光子或能夠轉(zhuǎn)移它的能量給另一個(gè)分子，而使該分子激發(fā)，然后以一個(gè)分子，而使該分子激發(fā)，然后以輻射光子輻射光子的形式回

26、到基態(tài)。的形式回到基態(tài)。 （二）化學(xué)發(fā)光反應(yīng) 基于化學(xué)反應(yīng)所提供的足夠的能量，使其中一種反應(yīng)產(chǎn)物基于化學(xué)反應(yīng)所提供的足夠的能量，使其中一種反應(yīng)產(chǎn)物的分子的電子被激發(fā)，形成激發(fā)態(tài)分子，當(dāng)它們從激發(fā)態(tài)躍回的分子的電子被激發(fā)，形成激發(fā)態(tài)分子，當(dāng)它們從激發(fā)態(tài)躍回基態(tài)時(shí)，發(fā)出一定波長(zhǎng)的光?；鶓B(tài)時(shí)，發(fā)出一定波長(zhǎng)的光。 A +B = C + DA +B = C + D* * D D* * D + D + h h （1 1）能夠發(fā)光的化合物大多為有機(jī)化合物，）能夠發(fā)光的化合物大多為有機(jī)化合物，芳香族化合物芳香族化合物；（2 2）化學(xué)發(fā)光反應(yīng)多為）化學(xué)發(fā)光反應(yīng)多為氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)，激發(fā)能與反應(yīng)能相當(dāng)，激

27、發(fā)能與反應(yīng)能相當(dāng) E E=170=170300 kJ/mol300 kJ/mol；位于可見(jiàn)光區(qū)；位于可見(jiàn)光區(qū)；（3 3）發(fā)光持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)發(fā)光持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行；，反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行； 化學(xué)發(fā)光反應(yīng)存在于生物體化學(xué)發(fā)光反應(yīng)存在于生物體( (螢火蟲(chóng)、海洋發(fā)光生物螢火蟲(chóng)、海洋發(fā)光生物) )中，稱中，稱生物發(fā)光生物發(fā)光(bioluminescence)(bioluminescence)。（三）化學(xué)發(fā)光效率（三）化學(xué)發(fā)光效率化學(xué)效率：化學(xué)效率：frcl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)激發(fā)態(tài)分子數(shù)r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(shí)刻t 的化學(xué)發(fā)光強(qiáng)

28、度(單位時(shí)間發(fā)射的光量子數(shù))： tctIddclcl dc/dt 分析物參加反應(yīng)的速率；（四）化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度與化學(xué)發(fā)光分析的依據(jù)（四）化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度與化學(xué)發(fā)光分析的依據(jù)在化學(xué)發(fā)光分析中，被分析物濃度相對(duì)于發(fā)光試劑小得多，對(duì)于一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)： cttcttIttcl0cl0clddddS dc/dt =Kc； K 為反應(yīng)速率常數(shù)。定量依據(jù)：定量依據(jù)：（1）在一定條件下，峰值光強(qiáng)度與被測(cè)物濃度成線性；（2）在一定條件下，曲線下面積為發(fā)光總強(qiáng)度(S)，其與被測(cè)物濃度成線性：三、化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的類型（一）氣相化學(xué)發(fā)光反應(yīng)（一）氣相化學(xué)發(fā)光反應(yīng)1. 1.臭氧的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)臭氧的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)沒(méi)食子酸+O3 A*

29、+O2羅丹明B+A* 羅丹明B*+B羅丹明B* 羅丹明B + h2. 2. 氮氧化合物的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)氮氧化合物的化學(xué)發(fā)光反應(yīng) NO + O3 NO2*NO2* NO2 + h 發(fā)射的光譜范圍：600875nm，靈敏度1ng/cm-3；可間接測(cè)定NO2 (還原為NO) 和NH3 (高溫氧化為NO2 )測(cè)量汽車尾氣中NOx3.3.氧原子與氧原子與SOSO2 2、NONO、COCO的發(fā)光反應(yīng)的發(fā)光反應(yīng) O3 O2 + O （1000 C石英管中進(jìn)行） SO2 + O + O SO2* + O2 SO2 * SO2* + h 最大發(fā)射波長(zhǎng)：200nm；靈敏度1ng/cm-3 4.4.火焰化學(xué)發(fā)光火焰化

30、學(xué)發(fā)光 在富氫火焰中，也存在著很強(qiáng)的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)； （1）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(zhǎng)：690nm； 在富氫火焰中： NO2 + 2H NO + H2O 可用此法測(cè)定空氣中的NOx的總量，還可與氣相色譜聯(lián)用，作為氮化合物的檢測(cè)器。（2 2）揮發(fā)性硫化物）揮發(fā)性硫化物 揮發(fā)性硫化物揮發(fā)性硫化物SOSO2 2 、H H2 2S S 、CHCH3 3SHSH、 CH CH3 3SCHSCH3 3等等在富在富氫火焰中燃燒，產(chǎn)生很強(qiáng)的化學(xué)發(fā)光（藍(lán)色）：氫火焰中燃燒，產(chǎn)生很強(qiáng)的化學(xué)發(fā)光（藍(lán)色）： SOSO2 2 + 2H+ 2H2 2 S + 2H S + 2H2 2OO S + S 2S S + S 2S2 2 * * S S2 2 * * S S2 2 + + h h 發(fā)射光譜范圍：發(fā)射光譜范圍：350350460nm460nm； 最大發(fā)射波長(zhǎng)：最大發(fā)射波長(zhǎng)：394nm394nm； 靈敏度：靈敏度： 0.2 ng/cm0.2 ng/cm-3-3； 發(fā)射光強(qiáng)度與硫化物濃度的平方成正比。發(fā)射光強(qiáng)度與硫化物濃度的平方成正比。（二）液相中的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)（二）液相中的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)