物質(zhì)發(fā)光分析

1、1 處于基態(tài)的分子吸收能量（電、熱、化學(xué)和光處于基態(tài)的分子吸收能量（電、熱、化學(xué)和光能等）被激發(fā)至激發(fā)態(tài)，然后從不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)返回能等）被激發(fā)至激發(fā)態(tài)，然后從不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)返回至基態(tài)并發(fā)射出光子，此種現(xiàn)象稱為發(fā)光。物質(zhì)吸收至基態(tài)并發(fā)射出光子，此種現(xiàn)象稱為發(fā)光。物質(zhì)吸收光能后所產(chǎn)生的光輻射稱之為熒光和磷光。光能后所產(chǎn)生的光輻射稱之為熒光和磷光。這一機(jī)理這一機(jī)理同樣適用于說(shuō)明化學(xué)發(fā)光和生物發(fā)光的原理。同樣適用于說(shuō)明化學(xué)發(fā)光和生物發(fā)光的原理。 1 1 熒光和磷光的基本原理熒光和磷光的基本原理2電子激發(fā)態(tài)的多重度可用電子激發(fā)態(tài)的多重度可用M = 2S + 1表示（或表示（或），多數(shù)分子含有偶數(shù)電子，根

2、據(jù)），多數(shù)分子含有偶數(shù)電子，根據(jù)Pauli不相容原理，分不相容原理，分子中同一軌道所占據(jù)的兩個(gè)電子必須具有相反的自旋方向，子中同一軌道所占據(jù)的兩個(gè)電子必須具有相反的自旋方向，即自旋配對(duì)。假如分子中任一軌道都是自旋配對(duì)的，此時(shí)即自旋配對(duì)。假如分子中任一軌道都是自旋配對(duì)的，此時(shí)S = 0，所以分子的多重度，所以分子的多重度M = 1，分子體系處于單重態(tài)，一般，分子體系處于單重態(tài)，一般用 符 號(hào)用 符 號(hào) S 表 示 。 大 多 數(shù) 有 機(jī) 分 子 的 基 態(tài) 處 于 單 重 態(tài)表 示 。 大 多 數(shù) 有 機(jī) 分 子 的 基 態(tài) 處 于 單 重 態(tài)一一. .分子熒光和磷光的產(chǎn)生分子熒光和磷光的產(chǎn)生分

3、子吸收和發(fā)射過(guò)程的能級(jí)圖（分子吸收和發(fā)射過(guò)程的能級(jí)圖（Jablonski能級(jí)圖）能級(jí)圖）u兩類電子激發(fā)態(tài)兩類電子激發(fā)態(tài)3分子吸收外界輻射能量后，如果電子在躍遷過(guò)程中不分子吸收外界輻射能量后，如果電子在躍遷過(guò)程中不發(fā)生自旋方向上的變化，這時(shí)分子就處于激發(fā)的單重態(tài)，發(fā)生自旋方向上的變化，這時(shí)分子就處于激發(fā)的單重態(tài)，圖中基態(tài)用圖中基態(tài)用S0表示，第一電子激發(fā)單重態(tài)和第二電子激發(fā)表示，第一電子激發(fā)單重態(tài)和第二電子激發(fā)單重態(tài)分別用單重態(tài)分別用S1、S2表示。表示。如果電子在躍遷過(guò)程中發(fā)生了自旋方向的改變，這時(shí)如果電子在躍遷過(guò)程中發(fā)生了自旋方向的改變，這時(shí)分子便具有兩個(gè)自旋不配對(duì)的電子，此時(shí)分子便具有兩個(gè)

4、自旋不配對(duì)的電子，此時(shí)S = 1，分子的多，分子的多重度重度M = 3，即分子處于激發(fā)的三重態(tài)，用符號(hào)，即分子處于激發(fā)的三重態(tài)，用符號(hào)T表示。電表示。電子激發(fā)三重態(tài)分別用子激發(fā)三重態(tài)分別用T1、T2表示，表示， = 0、1、2、3 表示基表示基態(tài)和各個(gè)激發(fā)態(tài)的振動(dòng)能級(jí)。態(tài)和各個(gè)激發(fā)態(tài)的振動(dòng)能級(jí)?；鶓B(tài)單重態(tài)基態(tài)單重態(tài) 激發(fā)單重態(tài)激發(fā)單重態(tài) 激發(fā)三重態(tài)激發(fā)三重態(tài) S S0 0 S S1 1 S S2 2 T1 T2 處于分立軌道上的非成對(duì)電子，自旋平行要比自旋配處于分立軌道上的非成對(duì)電子，自旋平行要比自旋配對(duì)更穩(wěn)定些對(duì)更穩(wěn)定些( (洪特規(guī)則洪特規(guī)則) )，因此在同一激發(fā)態(tài)中，三重態(tài)能，因此在同一激

5、發(fā)態(tài)中，三重態(tài)能級(jí)總是比單重態(tài)能級(jí)略低。級(jí)總是比單重態(tài)能級(jí)略低。 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 2 T2內(nèi)轉(zhuǎn)換振動(dòng)弛豫Jablonski diagram6Jablonski diagram7傳遞途徑傳遞途徑輻射躍遷輻射躍遷熒光熒光磷光磷光內(nèi)轉(zhuǎn)移內(nèi)轉(zhuǎn)移外轉(zhuǎn)換外轉(zhuǎn)換系間跨越系間跨越振動(dòng)弛振動(dòng)弛豫豫無(wú)輻射躍遷無(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，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；發(fā)光強(qiáng)度相對(duì)大；熒光：熒光：10-710 -9 s,第一激發(fā)單重態(tài)的最

6、低振動(dòng)能級(jí)第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)基態(tài)；基態(tài)；磷光：磷光：10-410 s；第一激發(fā)三重態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)；第一激發(fā)三重態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)基態(tài)；基態(tài)；2. 2. 去活化過(guò)程去活化過(guò)程（DeactivationDeactivation） 處于激發(fā)態(tài)分子不穩(wěn)定，通過(guò)輻射或非輻射躍遷等去處于激發(fā)態(tài)分子不穩(wěn)定，通過(guò)輻射或非輻射躍遷等去活化過(guò)程返回至基態(tài)活化過(guò)程返回至基態(tài) 。這些過(guò)程包括：。這些過(guò)程包括：8(1)(1)振動(dòng)弛豫振動(dòng)弛豫(Vibration relaxation(Vibration relaxation，簡(jiǎn)寫(xiě)為，簡(jiǎn)寫(xiě)為VR)VR) 在凝聚相體系中，被激發(fā)到激發(fā)單重態(tài)分子能通過(guò)與溶劑在凝聚相

7、體系中，被激發(fā)到激發(fā)單重態(tài)分子能通過(guò)與溶劑分子間的碰撞，以熱的形式分子可將多余的振動(dòng)能量傳遞給周分子間的碰撞，以熱的形式分子可將多余的振動(dòng)能量傳遞給周?chē)h(huán)境，而自身從圍環(huán)境，而自身從激發(fā)態(tài)的高振動(dòng)能級(jí)躍遷至該電子能級(jí)的最激發(fā)態(tài)的高振動(dòng)能級(jí)躍遷至該電子能級(jí)的最低振動(dòng)能級(jí)上低振動(dòng)能級(jí)上，這個(gè)過(guò)程稱為振動(dòng)弛豫。發(fā)生振動(dòng)弛豫的時(shí)間，這個(gè)過(guò)程稱為振動(dòng)弛豫。發(fā)生振動(dòng)弛豫的時(shí)間為為10101212S S數(shù)量級(jí)。數(shù)量級(jí)。9(2)(2)內(nèi)轉(zhuǎn)換內(nèi)轉(zhuǎn)換(Internal conversion(Internal conversion，簡(jiǎn)寫(xiě)為，簡(jiǎn)寫(xiě)為IC)IC) 當(dāng)高電子能級(jí)中的低振動(dòng)能級(jí)與低電子能級(jí)中的高振當(dāng)高電子能

8、級(jí)中的低振動(dòng)能級(jí)與低電子能級(jí)中的高振動(dòng)能級(jí)發(fā)生重疊時(shí)，常發(fā)生電子從高電子能級(jí)以無(wú)輻射躍遷動(dòng)能級(jí)發(fā)生重疊時(shí)，常發(fā)生電子從高電子能級(jí)以無(wú)輻射躍遷形式轉(zhuǎn)移至低電子能級(jí)。這個(gè)過(guò)程稱為內(nèi)部轉(zhuǎn)移。內(nèi)部轉(zhuǎn)移形式轉(zhuǎn)移至低電子能級(jí)。這個(gè)過(guò)程稱為內(nèi)部轉(zhuǎn)移。內(nèi)部轉(zhuǎn)移的時(shí)間為的時(shí)間為10101111S S10101313S S數(shù)量級(jí)。數(shù)量級(jí)。 振動(dòng)弛豫及內(nèi)部轉(zhuǎn)移的速率比由高激發(fā)態(tài)直接發(fā)射光子振動(dòng)弛豫及內(nèi)部轉(zhuǎn)移的速率比由高激發(fā)態(tài)直接發(fā)射光子的速率快得多，所以，分子吸收輻射能后不管激發(fā)到哪一個(gè)的速率快得多，所以，分子吸收輻射能后不管激發(fā)到哪一個(gè)激發(fā)單重態(tài)，都能通過(guò)振動(dòng)弛豫及內(nèi)部轉(zhuǎn)移而躍遷到最低激發(fā)單重態(tài)，都能通過(guò)振動(dòng)弛豫

9、及內(nèi)部轉(zhuǎn)移而躍遷到最低( (第一第一) )激發(fā)單重態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)。激發(fā)單重態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)。103)3)外部轉(zhuǎn)移外部轉(zhuǎn)移(External conversion,EC) (External conversion,EC) 激發(fā)態(tài)分子與溶劑分子或其它溶質(zhì)分子相互碰撞，并發(fā)生激發(fā)態(tài)分子與溶劑分子或其它溶質(zhì)分子相互碰撞，并發(fā)生能量轉(zhuǎn)移的過(guò)程稱為外部轉(zhuǎn)移。外部轉(zhuǎn)移能使熒光或磷光的強(qiáng)能量轉(zhuǎn)移的過(guò)程稱為外部轉(zhuǎn)移。外部轉(zhuǎn)移能使熒光或磷光的強(qiáng)度減弱甚至消失，這種現(xiàn)象稱為猝滅或熄滅。度減弱甚至消失，這種現(xiàn)象稱為猝滅或熄滅。 11(4)(4)系間跨躍系間跨躍(Intersystem Crossing, ISC)

10、(Intersystem Crossing, ISC) 系間跨躍是指不同多重態(tài)之間的無(wú)輻射躍遷過(guò)程，它系間跨躍是指不同多重態(tài)之間的無(wú)輻射躍遷過(guò)程，它涉及到受激發(fā)電子自旋狀態(tài)的改變。如由第一激發(fā)單重態(tài)涉及到受激發(fā)電子自旋狀態(tài)的改變。如由第一激發(fā)單重態(tài)S S1 1躍遷至第一激發(fā)三重態(tài)躍遷至第一激發(fā)三重態(tài)T T1 1，使原來(lái)兩個(gè)自旋配對(duì)的電子不再，使原來(lái)兩個(gè)自旋配對(duì)的電子不再配對(duì)。這種躍遷是禁阻的，但如果兩個(gè)能態(tài)的能層有較大配對(duì)。這種躍遷是禁阻的，但如果兩個(gè)能態(tài)的能層有較大重疊時(shí)，重疊時(shí)，S S1 1的最低振動(dòng)能級(jí)與的最低振動(dòng)能級(jí)與 T T1 1的較高振動(dòng)能級(jí)重疊，就的較高振動(dòng)能級(jí)重疊，就有可能通過(guò)

11、自旋一軌道偶合等作用實(shí)現(xiàn)這一躍遷。系間跨有可能通過(guò)自旋一軌道偶合等作用實(shí)現(xiàn)這一躍遷。系間跨躍的速度很小，經(jīng)歷的時(shí)間較長(zhǎng)。躍的速度很小，經(jīng)歷的時(shí)間較長(zhǎng)。12(3)(3)熒光發(fā)射熒光發(fā)射(Fluorescence emission,FE)(Fluorescence emission,FE) 處于激的單重態(tài)的電子經(jīng)振動(dòng)弛豫及內(nèi)部轉(zhuǎn)移后到達(dá)第處于激的單重態(tài)的電子經(jīng)振動(dòng)弛豫及內(nèi)部轉(zhuǎn)移后到達(dá)第一激發(fā)單重態(tài)一激發(fā)單重態(tài)(S(S1 1) )的最低振動(dòng)能級(jí)的最低振動(dòng)能級(jí)(v=0)(v=0)后，以輻射的形式躍后，以輻射的形式躍遷回基態(tài)遷回基態(tài)(S(S0 0) )的各振動(dòng)能級(jí)，這個(gè)過(guò)程為熒光發(fā)射。電于經(jīng)過(guò)的各振動(dòng)能

12、級(jí)，這個(gè)過(guò)程為熒光發(fā)射。電于經(jīng)過(guò)振動(dòng)弛豫和內(nèi)部轉(zhuǎn)移的能量損失，因此熒光發(fā)射的能量比分子振動(dòng)弛豫和內(nèi)部轉(zhuǎn)移的能量損失，因此熒光發(fā)射的能量比分子吸收的能量要小，熒光發(fā)射的波長(zhǎng)比分子吸收的波長(zhǎng)要長(zhǎng)。第吸收的能量要小，熒光發(fā)射的波長(zhǎng)比分子吸收的波長(zhǎng)要長(zhǎng)。第一發(fā)單重態(tài)最低振動(dòng)能級(jí)的平均壽命為一發(fā)單重態(tài)最低振動(dòng)能級(jí)的平均壽命為10109 910104 4S S，因此熒，因此熒光壽命也在這一數(shù)量級(jí)。光壽命也在這一數(shù)量級(jí)。135)5)磷光發(fā)射磷光發(fā)射(Phosphorescence emission)(Phosphorescence emission) 激發(fā)態(tài)的電子經(jīng)系間跨躍后到達(dá)激發(fā)三重態(tài)，經(jīng)過(guò)迅激發(fā)態(tài)的電

13、子經(jīng)系間跨躍后到達(dá)激發(fā)三重態(tài)，經(jīng)過(guò)迅速的振動(dòng)弛豫而躍遷至第一激發(fā)三重態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)，速的振動(dòng)弛豫而躍遷至第一激發(fā)三重態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)，然后以輻射形式躍遷回基態(tài)的各振動(dòng)能級(jí)，這個(gè)過(guò)程為磷然后以輻射形式躍遷回基態(tài)的各振動(dòng)能級(jí)，這個(gè)過(guò)程為磷光發(fā)射。磷光發(fā)射的躍遷仍然是自旋禁阻的，所以發(fā)光速光發(fā)射。磷光發(fā)射的躍遷仍然是自旋禁阻的，所以發(fā)光速度很慢。磷光的壽命為度很慢。磷光的壽命為10104 410 S10 S。因此，外光源照射停。因此，外光源照射停止后，磷光仍可持續(xù)一短時(shí)間。由于經(jīng)過(guò)系間跨躍及止后，磷光仍可持續(xù)一短時(shí)間。由于經(jīng)過(guò)系間跨躍及T T1 1 中中振動(dòng)弛豫丟失了一部分能量，所以磷光波長(zhǎng)比熒光

14、波長(zhǎng)要振動(dòng)弛豫丟失了一部分能量，所以磷光波長(zhǎng)比熒光波長(zhǎng)要長(zhǎng)。長(zhǎng)。14二熒光量子產(chǎn)率二熒光量子產(chǎn)率 熒光量子產(chǎn)率熒光量子產(chǎn)率 ( ( ) )：表示物質(zhì)發(fā)射熒光的能力：表示物質(zhì)發(fā)射熒光的能力 式中，式中，K K為熒光發(fā)射過(guò)程的速率常數(shù)，為熒光發(fā)射過(guò)程的速率常數(shù)，KKi i為無(wú)輻射為無(wú)輻射躍遷各種過(guò)程的速率常數(shù)之和可見(jiàn)，凡是使躍遷各種過(guò)程的速率常數(shù)之和可見(jiàn)，凡是使 k kF F 增加，使增加，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，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，k kF F 由分子結(jié)構(gòu)決定（內(nèi)因），而由分子結(jié)構(gòu)決定（內(nèi)因），而Ki則由化學(xué)環(huán)境和結(jié)構(gòu)則由化學(xué)環(huán)境和結(jié)

15、構(gòu)共同決定。共同決定。iFFkkk吸收的光量子數(shù)發(fā)射的熒光量子數(shù)15三熒光的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜三熒光的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜 u激發(fā)光譜激發(fā)光譜 通過(guò)固定發(fā)射波長(zhǎng)，掃描激發(fā)波長(zhǎng)而獲得的通過(guò)固定發(fā)射波長(zhǎng)，掃描激發(fā)波長(zhǎng)而獲得的熒光強(qiáng)度熒光強(qiáng)度激發(fā)波長(zhǎng)激發(fā)波長(zhǎng)的關(guān)系曲線，稱為激發(fā)光譜。激發(fā)光譜反映了在某的關(guān)系曲線，稱為激發(fā)光譜。激發(fā)光譜反映了在某一固定發(fā)射波長(zhǎng)下，不同激發(fā)波長(zhǎng)激發(fā)的熒光相對(duì)效率。一固定發(fā)射波長(zhǎng)下，不同激發(fā)波長(zhǎng)激發(fā)的熒光相對(duì)效率。u發(fā)射光譜發(fā)射光譜( (也稱熒光光譜也稱熒光光譜) ) 通過(guò)固定激發(fā)波長(zhǎng)，掃描發(fā)射波長(zhǎng)所獲得的通過(guò)固定激發(fā)波長(zhǎng)，掃描發(fā)射波長(zhǎng)所獲得的熒光強(qiáng)度熒光強(qiáng)度發(fā)射波長(zhǎng)發(fā)射波

16、長(zhǎng)的關(guān)系曲線稱為熒光發(fā)射光譜。它反映了在相同的的關(guān)系曲線稱為熒光發(fā)射光譜。它反映了在相同的激發(fā)條件系，不同波長(zhǎng)處分子的相對(duì)發(fā)射強(qiáng)度。熒光發(fā)射光激發(fā)條件系，不同波長(zhǎng)處分子的相對(duì)發(fā)射強(qiáng)度。熒光發(fā)射光譜可用于熒光物質(zhì)的鑒別。譜可用于熒光物質(zhì)的鑒別。圖圖2. 羅丹明羅丹明B類化合物的激發(fā)類化合物的激發(fā)(1, em = 640 nm ) 和發(fā)射光譜和發(fā)射光譜(2, ex = 480 nm )52054056058060062002040608010021波長(zhǎng)波長(zhǎng)/ nm熒光強(qiáng)度熒光強(qiáng)度可確定最大激可確定最大激發(fā)及最大發(fā)射發(fā)及最大發(fā)射波長(zhǎng)波長(zhǎng)17四熒光發(fā)射光譜的特征四熒光發(fā)射光譜的特征 (1) (1) 斯

17、托克斯斯托克斯( (Stokes)Stokes)位移位移 在溶液的熒光光譜中，所觀察到的熒光在溶液的熒光光譜中，所觀察到的熒光發(fā)射波長(zhǎng)總是大于激發(fā)光的波長(zhǎng)。發(fā)射波長(zhǎng)總是大于激發(fā)光的波長(zhǎng)。StokesStokes于于18521852年首次發(fā)現(xiàn)這種波長(zhǎng)位移現(xiàn)象，故稱年首次發(fā)現(xiàn)這種波長(zhǎng)位移現(xiàn)象，故稱StokesStokes位移。位移。max,max,exemlll *斯托克斯位移說(shuō)明了在激發(fā)與發(fā)射之間存在著一定斯托克斯位移說(shuō)明了在激發(fā)與發(fā)射之間存在著一定的的能量損失能量損失。Stokes18u激發(fā)態(tài)分子由于振動(dòng)弛豫及內(nèi)轉(zhuǎn)換的無(wú)輻射躍遷而迅激發(fā)態(tài)分子由于振動(dòng)弛豫及內(nèi)轉(zhuǎn)換的無(wú)輻射躍遷而迅速衰變到速衰變到

18、S S1 1電子態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)，這是產(chǎn)生其位移的主電子態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)，這是產(chǎn)生其位移的主要原因；要原因；產(chǎn)生產(chǎn)生Stokes位移的原因：位移的原因：u熒光發(fā)射時(shí)，激發(fā)態(tài)的分子衰變到基態(tài)的各振動(dòng)能級(jí)，熒光發(fā)射時(shí)，激發(fā)態(tài)的分子衰變到基態(tài)的各振動(dòng)能級(jí)，此時(shí)，不同振動(dòng)能級(jí)也發(fā)生振動(dòng)弛豫至最低振動(dòng)能級(jí)，也此時(shí)，不同振動(dòng)能級(jí)也發(fā)生振動(dòng)弛豫至最低振動(dòng)能級(jí)，也造成能量的損失；造成能量的損失；u溶劑效應(yīng)以及激發(fā)態(tài)分子可能發(fā)生的某些反應(yīng)，也會(huì)加溶劑效應(yīng)以及激發(fā)態(tài)分子可能發(fā)生的某些反應(yīng)，也會(huì)加大斯托克斯位移。大斯托克斯位移。19(2) (2) 熒光發(fā)射光譜的形狀與激發(fā)波長(zhǎng)無(wú)關(guān)熒光發(fā)射光譜的形狀與激發(fā)波長(zhǎng)無(wú)關(guān)波長(zhǎng)

19、波長(zhǎng)/ nm熒光強(qiáng)度熒光強(qiáng)度圖圖3. 不同激發(fā)波長(zhǎng)下不同激發(fā)波長(zhǎng)下4-甲基傘形酮的熒光光譜甲基傘形酮的熒光光譜390420450480510010020030040020 由于熒光發(fā)射是激發(fā)態(tài)的分子由由于熒光發(fā)射是激發(fā)態(tài)的分子由S S1 1的最低振動(dòng)能級(jí)躍遷回的最低振動(dòng)能級(jí)躍遷回基態(tài)的各振動(dòng)能級(jí)所產(chǎn)生的，所以不管激發(fā)光的能量多大，基態(tài)的各振動(dòng)能級(jí)所產(chǎn)生的，所以不管激發(fā)光的能量多大，能把電子激發(fā)到哪種激發(fā)態(tài)，都將經(jīng)過(guò)迅速的振動(dòng)弛豫及內(nèi)能把電子激發(fā)到哪種激發(fā)態(tài)，都將經(jīng)過(guò)迅速的振動(dòng)弛豫及內(nèi)轉(zhuǎn)換躍遷至轉(zhuǎn)換躍遷至S S1 1的最低的最低振動(dòng)振動(dòng)能級(jí)，然后發(fā)射熒光。因此熒光發(fā)能級(jí)，然后發(fā)射熒光。因此熒光發(fā)

20、射光譜的形狀與激發(fā)波長(zhǎng)無(wú)關(guān)。射光譜的形狀與激發(fā)波長(zhǎng)無(wú)關(guān)。原原 因因: :21圖圖4. 芘的吸收光譜及熒光發(fā)射光譜芘的吸收光譜及熒光發(fā)射光譜(3) (3) 熒光發(fā)射光譜與吸收光譜呈鏡像對(duì)稱熒光發(fā)射光譜與吸收光譜呈鏡像對(duì)稱22解釋：能層結(jié)構(gòu)相似性解釋：能層結(jié)構(gòu)相似性 熒光為第一電子激發(fā)單重態(tài)的最熒光為第一電子激發(fā)單重態(tài)的最低振動(dòng)能層躍遷到基態(tài)的各個(gè)振動(dòng)能低振動(dòng)能層躍遷到基態(tài)的各個(gè)振動(dòng)能層而形成，即其形狀與基態(tài)振動(dòng)能級(jí)層而形成，即其形狀與基態(tài)振動(dòng)能級(jí)分布有關(guān)。分布有關(guān)。 吸收光譜是由基態(tài)最低振動(dòng)能層吸收光譜是由基態(tài)最低振動(dòng)能層躍遷到第一電子激發(fā)單重態(tài)的各個(gè)振躍遷到第一電子激發(fā)單重態(tài)的各個(gè)振動(dòng)能層而形

21、成，即其形狀與第一電子動(dòng)能層而形成，即其形狀與第一電子激發(fā)單重態(tài)的振動(dòng)能級(jí)分布有關(guān)。激發(fā)單重態(tài)的振動(dòng)能級(jí)分布有關(guān)。 由于激發(fā)態(tài)和基態(tài)的振動(dòng)能層分由于激發(fā)態(tài)和基態(tài)的振動(dòng)能層分布具有相似性，因而呈鏡像對(duì)稱。布具有相似性，因而呈鏡像對(duì)稱。S1S023 實(shí)驗(yàn)表明，大多數(shù)能發(fā)熒光的化合物都是由實(shí)驗(yàn)表明，大多數(shù)能發(fā)熒光的化合物都是由 * *或或 n n * *躍遷激發(fā)，然后經(jīng)過(guò)振動(dòng)弛豫等無(wú)輻射躍遷，再發(fā)生躍遷激發(fā)，然后經(jīng)過(guò)振動(dòng)弛豫等無(wú)輻射躍遷，再發(fā)生 * * 或或 * * n n 躍遷而產(chǎn)生熒光。而其中躍遷而產(chǎn)生熒光。而其中 * *時(shí)的摩時(shí)的摩爾吸光系數(shù)比爾吸光系數(shù)比n n * * 躍遷的大躍遷的大101

22、02 210103 3倍，倍， * * 躍遷的躍遷的壽命壽命(10(107 710109 9) )比比n n * * 躍遷的壽命躍遷的壽命(10(105 51010-7-7) )短，因短，因此熒光發(fā)射的速常數(shù)此熒光發(fā)射的速常數(shù)K Kf f值較大，熒光發(fā)射的效率高。因此，值較大，熒光發(fā)射的效率高。因此， * * 躍遷發(fā)射熒光的強(qiáng)度大。總之，躍遷發(fā)射熒光的強(qiáng)度大?？傊?， * * 躍遷的類躍遷的類型是產(chǎn)生熒光的最主要躍遷類型。型是產(chǎn)生熒光的最主要躍遷類型。 u躍遷類型：躍遷類型：五影響熒光強(qiáng)度的因素五影響熒光強(qiáng)度的因素24u共軛效應(yīng)：共軛效應(yīng)： 發(fā)生熒光發(fā)生熒光( (或磷光或磷光) )的物質(zhì)，其分子

23、都含有共鍵雙鍵的物質(zhì)，其分子都含有共鍵雙鍵(鍵鍵) )的結(jié)構(gòu)體系。共軛體系越大，的結(jié)構(gòu)體系。共軛體系越大， 電子的離域性越大，越容電子的離域性越大，越容易被激發(fā)，熒光也就越容易發(fā)生，且熒光光譜向長(zhǎng)波移動(dòng)。易被激發(fā)，熒光也就越容易發(fā)生，且熒光光譜向長(zhǎng)波移動(dòng)。大部分熒光物質(zhì)都具有芳環(huán)或雜環(huán)，芳環(huán)越大，其熒光大部分熒光物質(zhì)都具有芳環(huán)或雜環(huán)，芳環(huán)越大，其熒光( (或或磷光磷光) )峰越向長(zhǎng)波移動(dòng)，且熒光強(qiáng)度往往也較強(qiáng)。峰越向長(zhǎng)波移動(dòng)，且熒光強(qiáng)度往往也較強(qiáng)。 化合物化合物量子產(chǎn)率量子產(chǎn)率F ex（nm） em（nm）苯苯0.11205278萘萘0.29286321蒽蒽0.4636540026u剛性結(jié)構(gòu)：

24、剛性結(jié)構(gòu)： 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，多數(shù)具有剛性平面結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物分子都實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，多數(shù)具有剛性平面結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物分子都具有強(qiáng)烈的熒光，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)可為減少分子的振動(dòng)，使分具有強(qiáng)烈的熒光，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)可為減少分子的振動(dòng)，使分子與溶劑或其他溶質(zhì)分子之間的相互作用減少，即可減少能子與溶劑或其他溶質(zhì)分子之間的相互作用減少，即可減少能量處部轉(zhuǎn)移的損失，有利于熒光的發(fā)射。而且平面結(jié)構(gòu)可以量處部轉(zhuǎn)移的損失，有利于熒光的發(fā)射。而且平面結(jié)構(gòu)可以增大分子的吸光截面，增大摩爾吸光系數(shù)，增強(qiáng)熒光強(qiáng)度。增大分子的吸光截面，增大摩爾吸光系數(shù)，增強(qiáng)熒光強(qiáng)度。 0.92 01 0.1828u取代基的影響取代基的影響 1)1)給電子取代

25、基使熒光加強(qiáng)給電子取代基使熒光加強(qiáng) 屬于這類基團(tuán)的有屬于這類基團(tuán)的有NHNH2 2，NHRNHR，NRNR2 2，OHOH，OROR，CNCN等。由于這些基團(tuán)上的等。由于這些基團(tuán)上的n n電子云幾乎與芳環(huán)上的電子云幾乎與芳環(huán)上的電子電子軌道平行，因而實(shí)際上它們共享了共軛軌道平行，因而實(shí)際上它們共享了共軛電子，形成了電子，形成了p p共軛，擴(kuò)大共軛體系。因此，這類化合物的熒光強(qiáng)度增大共軛，擴(kuò)大共軛體系。因此，這類化合物的熒光強(qiáng)度增大2)2)吸電子基團(tuán)使熒光減弱而磷光增強(qiáng)吸電子基團(tuán)使熒光減弱而磷光增強(qiáng) 如如-COOH-COOH、-C=O-C=O、 -NO-NO2 2、-NO-NO、-X-X等等.

26、.這類基團(tuán)都會(huì)發(fā)生這類基團(tuán)都會(huì)發(fā)生n n * * 躍遷，屬于禁阻躍遷，所以摩爾吸光系數(shù)小，熒光發(fā)射也弱，躍遷，屬于禁阻躍遷，所以摩爾吸光系數(shù)小，熒光發(fā)射也弱，而而 S S1 1-T-T1 1 的系間跨躍較為強(qiáng)烈，同樣使熒光減弱，相應(yīng)磷光的系間跨躍較為強(qiáng)烈，同樣使熒光減弱，相應(yīng)磷光增強(qiáng)。增強(qiáng)。 294)4) 重原子效應(yīng)重原子效應(yīng) 熒光體取代上重原子后，熒光減弱，而磷光往往相應(yīng)增熒光體取代上重原子后，熒光減弱，而磷光往往相應(yīng)增強(qiáng)。所謂重原子取代，一般指的是鹵素強(qiáng)。所謂重原子取代，一般指的是鹵素(Cl(Cl、BrBr和和I)I)原子取原子取代，芳烴取代上鹵素原子這后，其熒光強(qiáng)度隨鹵素原子量代，芳烴取

27、代上鹵素原子這后，其熒光強(qiáng)度隨鹵素原子量增加而減弱，而磷光通常相應(yīng)地增強(qiáng)，這種效應(yīng)稱為增加而減弱，而磷光通常相應(yīng)地增強(qiáng)，這種效應(yīng)稱為“重重原子效應(yīng)原子效應(yīng)”。這種效應(yīng)被解釋為，由于重原子中，能級(jí)之。這種效應(yīng)被解釋為，由于重原子中，能級(jí)之間的交叉現(xiàn)象比較嚴(yán)重，使得熒光體中的電子自旋一軌道間的交叉現(xiàn)象比較嚴(yán)重，使得熒光體中的電子自旋一軌道偶合作用加強(qiáng)，系間跨躍顯著增加，結(jié)果導(dǎo)致熒強(qiáng)度減弱，偶合作用加強(qiáng)，系間跨躍顯著增加，結(jié)果導(dǎo)致熒強(qiáng)度減弱，磷光強(qiáng)度增強(qiáng)。磷光強(qiáng)度增強(qiáng)。 3)3)取代基位置的影響取代基位置的影響 取代基位置對(duì)芳烴熒光的影響通常為：鄰位取代基位置對(duì)芳烴熒光的影響通常為：鄰位、對(duì)位取對(duì)位

28、取代者增熒光，間位取代者抑制熒光代者增熒光，間位取代者抑制熒光( (CNCN取代者例外取代者例外) )。以上為內(nèi)在因素以上為內(nèi)在因素. .30外在因素外在因素:u溶劑效應(yīng)：溶劑效應(yīng)： 溶劑極性可增加或降低熒光強(qiáng)度（改變?nèi)軇O性可增加或降低熒光強(qiáng)度（改變 *及及 n * 躍遷的能量）；躍遷的能量）；u溫度：溫度增加，熒光強(qiáng)度下降（因?yàn)閮?nèi)、外轉(zhuǎn)換增加、溫度：溫度增加，熒光強(qiáng)度下降（因?yàn)閮?nèi)、外轉(zhuǎn)換增加、粘度粘度 或或“剛性剛性”降低）。因此體系降低溫度可增加熒光分降低）。因此體系降低溫度可增加熒光分析靈敏度。析靈敏度。upH值：具酸或堿性基團(tuán)的有機(jī)物質(zhì)，在不同值：具酸或堿性基團(tuán)的有機(jī)物質(zhì)，在不同pH

29、值時(shí)，其值時(shí)，其結(jié)構(gòu)可能發(fā)生變化，因而熒光強(qiáng)度將發(fā)生改變；對(duì)無(wú)機(jī)熒結(jié)構(gòu)可能發(fā)生變化，因而熒光強(qiáng)度將發(fā)生改變；對(duì)無(wú)機(jī)熒光物質(zhì)，因光物質(zhì)，因pH值會(huì)影響其穩(wěn)定性，因而也可使其熒光強(qiáng)度值會(huì)影響其穩(wěn)定性，因而也可使其熒光強(qiáng)度發(fā)生改變。發(fā)生改變。u熒光猝滅：熒光猝滅：碰撞猝滅；碰撞猝滅；靜態(tài)猝滅；靜態(tài)猝滅；轉(zhuǎn)入三重態(tài)的轉(zhuǎn)入三重態(tài)的猝滅；猝滅； 電子轉(zhuǎn)移猝滅；電子轉(zhuǎn)移猝滅；自猝滅。自猝滅。u內(nèi)濾作用和自吸現(xiàn)象：當(dāng)溶液中存在能吸收熒光物質(zhì)的激內(nèi)濾作用和自吸現(xiàn)象：當(dāng)溶液中存在能吸收熒光物質(zhì)的激發(fā)光或發(fā)射光的物質(zhì)時(shí)，也會(huì)使體系的熒光減弱，這種現(xiàn)象發(fā)光或發(fā)射光的物質(zhì)時(shí)，也會(huì)使體系的熒光減弱，這種現(xiàn)象稱為內(nèi)濾作用。

30、稱為內(nèi)濾作用。如果熒光物質(zhì)的熒光發(fā)射光譜在該物質(zhì)的吸收光譜有重如果熒光物質(zhì)的熒光發(fā)射光譜在該物質(zhì)的吸收光譜有重疊，當(dāng)熒光物質(zhì)濃度較大時(shí)，一部分熒光發(fā)射可被自身吸收，疊，當(dāng)熒光物質(zhì)濃度較大時(shí)，一部分熒光發(fā)射可被自身吸收， 從而使熒光強(qiáng)度降低，稱為從而使熒光強(qiáng)度降低，稱為自吸自吸。這種自吸現(xiàn)象也是一種內(nèi)。這種自吸現(xiàn)象也是一種內(nèi)濾作用。濾作用。六定量分析六定量分析lc.303211005. 0lcTaylor . 3!lc).3032(2!lc).3032(lc.3032110),101 (eer)101 (,32000alclclcflctafII，BIIIIII時(shí)，當(dāng)展開(kāi)）（又因?yàn)椋憾捎謑cI

31、Ioff303. 2KcIf（ ，熒光量子產(chǎn)率）熒光量子產(chǎn)率）u這種線性關(guān)系只有在極稀的溶液中才成立。對(duì)于較濃的溶這種線性關(guān)系只有在極稀的溶液中才成立。對(duì)于較濃的溶液，由于猝滅現(xiàn)象和自吸收等原因，使熒光強(qiáng)度與濃度不成液，由于猝滅現(xiàn)象和自吸收等原因，使熒光強(qiáng)度與濃度不成線性關(guān)系。線性關(guān)系。 lcI2.303I0ffu熒光強(qiáng)度大小與熒光強(qiáng)度大小與: （1）熒光體濃度成正比）熒光體濃度成正比; （2）激發(fā)光強(qiáng)度成正比）激發(fā)光強(qiáng)度成正比; （3）測(cè)量?jī)x器有關(guān)）測(cè)量?jī)x器有關(guān).35Absorbance Deviation (%)0.0010.10.011.10.055.50.1010.60.2019.9T

32、able. Deviation from linearity in the relation between fluorescence intensity and concentration for various absorbances熒光儀器熒光儀器第一單色器第一單色器或?yàn)V光片或?yàn)V光片記錄儀第二單色器第二單色器或?yàn)V光片或?yàn)V光片熒光熒光光源光源激發(fā)激發(fā)樣品池樣品池1）光源：氙燈、高壓汞燈、激光；）光源：氙燈、高壓汞燈、激光；2）樣品池：石英（低熒光材料）；）樣品池：石英（低熒光材料）；3）兩個(gè)單色器：選擇激發(fā)光單色器；）兩個(gè)單色器：選擇激發(fā)光單色器；分離熒光單色器分離熒光單色器；4）檢測(cè)器：

33、光電倍增管。）檢測(cè)器：光電倍增管。特殊點(diǎn)特殊點(diǎn)：有兩個(gè)單色器，光源與檢測(cè)器通常成直角。：有兩個(gè)單色器，光源與檢測(cè)器通常成直角。373.3.熒光分析法的應(yīng)用熒光分析法的應(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)量約與有機(jī)試劑配合物后測(cè)量；可測(cè)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法；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；氟、硫、鐵、銀、鈷、鎳采用熒光熄滅法測(cè)定； 銅、鈹、鐵、鈷、鋨及過(guò)氧化氫采用催化熒光法測(cè)定；銅、鈹、鐵、鈷、鋨及過(guò)氧化氫采用催化熒光法測(cè)定； 鉻、鈮、鈾、

34、碲采用低溫?zé)晒夥y(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)定鈰、銪、銻、釩、鈾采用固體熒光法測(cè)定(2)(2)生物與有機(jī)化合物的分析生物與有機(jī)化合物的分析 見(jiàn)表 383940熒光分析的特點(diǎn)：熒光分析的特點(diǎn)：u靈敏度高：視不同物質(zhì)，檢測(cè)下限在靈敏度高：視不同物質(zhì)，檢測(cè)下限在0.1 - 0.0010.1 - 0.001 g/mLg/mL之之間?？梢?jiàn)比間?？梢?jiàn)比UV-VisUV-Vis的靈敏度高得多！的靈敏度高得多！WHYWHY？u選擇性好：可同時(shí)用激發(fā)光譜和熒光發(fā)射光譜定性。選擇性好：可同時(shí)用激發(fā)光譜和熒光發(fā)射光譜定性。u分析線性范圍比吸收光譜法寬許多。分析線性范圍

35、比吸收光譜法寬許多。 u結(jié)構(gòu)信息量多：包括物質(zhì)激發(fā)光譜、發(fā)射光譜、光強(qiáng)、熒結(jié)構(gòu)信息量多：包括物質(zhì)激發(fā)光譜、發(fā)射光譜、光強(qiáng)、熒光量子效率、熒光壽命等。光量子效率、熒光壽命等。u但采用探針技術(shù)可大大拓寬發(fā)光分析的應(yīng)用范圍。但采用探針技術(shù)可大大拓寬發(fā)光分析的應(yīng)用范圍。41磷光分析磷光分析1. 1. 磷光的特點(diǎn)：磷光的特點(diǎn)：u磷光波長(zhǎng)比熒光的長(zhǎng)磷光波長(zhǎng)比熒光的長(zhǎng)(T(T1 1SS1 1) )；u磷光壽命比熒光的長(zhǎng)磷光壽命比熒光的長(zhǎng)( (磷光為禁阻躍遷產(chǎn)生，速率常數(shù)小磷光為禁阻躍遷產(chǎn)生，速率常數(shù)小) )；u磷光壽命和強(qiáng)度對(duì)重原子和氧敏感磷光壽命和強(qiáng)度對(duì)重原子和氧敏感( (自旋軌道耦合，使自旋軌道耦合，使

36、k kISCISC增增加加) )。2. 2. 低溫磷光（液氮）低溫磷光（液氮） 由于磷光壽命長(zhǎng)，由于磷光壽命長(zhǎng)，T T1 1的非輻射躍遷（內(nèi)轉(zhuǎn)換）幾率增加，的非輻射躍遷（內(nèi)轉(zhuǎn)換）幾率增加，碰撞失活（振動(dòng)弛豫）的幾率、光化學(xué)反應(yīng)幾率都增加，從而碰撞失活（振動(dòng)弛豫）的幾率、光化學(xué)反應(yīng)幾率都增加，從而降低磷光強(qiáng)度。因此有必要在低溫下測(cè)量磷光。同時(shí)要求溶劑：降低磷光強(qiáng)度。因此有必要在低溫下測(cè)量磷光。同時(shí)要求溶劑： (1)(1)易提純且在分析波長(zhǎng)區(qū)無(wú)強(qiáng)吸收和發(fā)射；易提純且在分析波長(zhǎng)區(qū)無(wú)強(qiáng)吸收和發(fā)射；(2)(2)低溫下形成具低溫下形成具足夠粘度的透明的剛性玻璃體。足夠粘度的透明的剛性玻璃體。 423. 3

37、. 室溫磷光室溫磷光 低溫?zé)晒庑璧蜏貙?shí)驗(yàn)裝置且受到溶劑選擇的限制，低溫?zé)晒庑璧蜏貙?shí)驗(yàn)裝置且受到溶劑選擇的限制，19741974年后發(fā)展了室溫磷光年后發(fā)展了室溫磷光（RTPRTP）。1 1）固體基質(zhì)：在室溫下以固體基質(zhì)（如纖維素等）吸附磷）固體基質(zhì)：在室溫下以固體基質(zhì)（如纖維素等）吸附磷光體，增加分子剛性、減少三重態(tài)猝滅等非輻射躍遷，從而光體，增加分子剛性、減少三重態(tài)猝滅等非輻射躍遷，從而提高磷光量子效率。提高磷光量子效率。2 2）膠束增穩(wěn)：利用表面活性劑在臨界濃度形成具多相性的）膠束增穩(wěn)：利用表面活性劑在臨界濃度形成具多相性的膠束，改變磷光體的微環(huán)境、增加定向約束力，從而減小內(nèi)膠束，改變磷光體

38、的微環(huán)境、增加定向約束力，從而減小內(nèi)轉(zhuǎn)換和碰撞等去活化的幾率，提高三重態(tài)的穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)換和碰撞等去活化的幾率，提高三重態(tài)的穩(wěn)定性。 利用膠束增穩(wěn)、重原子效應(yīng)和溶液除氧是該法的三要素。利用膠束增穩(wěn)、重原子效應(yīng)和溶液除氧是該法的三要素。43三、磷光分析法的應(yīng)用三、磷光分析法的應(yīng)用u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)）u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)激素的分析u藥物分析和臨床分析藥物分析和臨床分析 見(jiàn)表、磷光分析法的應(yīng)用、磷光分析法的應(yīng)用4445化學(xué)發(fā)光分析化學(xué)發(fā)光分析一定義一定義: : 某些物質(zhì)在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時(shí)，由于

39、吸收了反應(yīng)時(shí)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)到激發(fā)態(tài)，受產(chǎn)生的化學(xué)能，而使反應(yīng)產(chǎn)物分子激發(fā)到激發(fā)態(tài)，受激分子由激發(fā)態(tài)去激化躍回基態(tài)時(shí)以輻射形式發(fā)出一激分子由激發(fā)態(tài)去激化躍回基態(tài)時(shí)以輻射形式發(fā)出一定波長(zhǎng)的光。這種吸收化學(xué)能使分子發(fā)光的過(guò)程，稱定波長(zhǎng)的光。這種吸收化學(xué)能使分子發(fā)光的過(guò)程，稱為化學(xué)發(fā)光。為化學(xué)發(fā)光。 46 化學(xué)發(fā)光是吸收化學(xué)反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的化學(xué)能，而使反化學(xué)發(fā)光是吸收化學(xué)反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的化學(xué)能，而使反應(yīng)產(chǎn)物分子激發(fā)所發(fā)射的光。任何一個(gè)化學(xué)發(fā)光反應(yīng)都應(yīng)應(yīng)產(chǎn)物分子激發(fā)所發(fā)射的光。任何一個(gè)化學(xué)發(fā)光反應(yīng)都應(yīng)包括化學(xué)激發(fā)和發(fā)光兩個(gè)步驟，必須滿足如下條件：

40、包括化學(xué)激發(fā)和發(fā)光兩個(gè)步驟，必須滿足如下條件：二化學(xué)發(fā)光分析的基本原理二化學(xué)發(fā)光分析的基本原理 （1 1）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）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。于反應(yīng)焓。（2 2）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）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)所接受并生成激發(fā)態(tài)。能被一種物質(zhì)所接受并生成激發(fā)態(tài)。（3 3）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）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)，然后以輻射光子的形式回到子，而使該分子激發(fā)，然后以輻射光子的形式回到 基態(tài)?；鶓B(tài)。47 化學(xué)發(fā)

41、光效率化學(xué)發(fā)光效率 cl，又稱化學(xué)發(fā)光的總量子產(chǎn)率。它決，又稱化學(xué)發(fā)光的總量子產(chǎn)率。它決定于生成激發(fā)態(tài)產(chǎn)物分子的化學(xué)激發(fā)效率定于生成激發(fā)態(tài)產(chǎn)物分子的化學(xué)激發(fā)效率 ce和激發(fā)態(tài)分和激發(fā)態(tài)分子的發(fā)射效率子的發(fā)射效率 em。定義為：。定義為： 三三. .化學(xué)發(fā)光效率化學(xué)發(fā)光效率emce參加反應(yīng)的分子數(shù)發(fā)射光子的分子數(shù)CL化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的發(fā)光強(qiáng)度化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的發(fā)光強(qiáng)度Icl以單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光子數(shù)以單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光子數(shù)表示。它與化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的速率有關(guān)。即表示。它與化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的速率有關(guān)。即式中式中 Icl（t）表示）表示t時(shí)刻的化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度，它與化學(xué)發(fā)光時(shí)刻的化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度，它與化學(xué)發(fā)光效率及分析物參加

42、反應(yīng)的速率有關(guān)。而反應(yīng)速率又與效率及分析物參加反應(yīng)的速率有關(guān)。而反應(yīng)速率又與反反應(yīng)分子濃度應(yīng)分子濃度有關(guān)。有關(guān)。 tctIddCLCLICL = K C四、化學(xué)發(fā)光反應(yīng)類型四、化學(xué)發(fā)光反應(yīng)類型1. 1. 直接化學(xué)發(fā)光和間接化學(xué)發(fā)光直接化學(xué)發(fā)光和間接化學(xué)發(fā)光 (1)(1)直接發(fā)光直接發(fā)光是被測(cè)物作為反應(yīng)物直接參加化學(xué)發(fā)光是被測(cè)物作為反應(yīng)物直接參加化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，生成電子激發(fā)態(tài)產(chǎn)物分子，此初始激發(fā)態(tài)能輻射反應(yīng)，生成電子激發(fā)態(tài)產(chǎn)物分子，此初始激發(fā)態(tài)能輻射光子。光子。 A + BA + B C C* * + D + D C C* * C + h C + h 式中式中A A或或B B是被測(cè)物，通過(guò)反應(yīng)生成

43、電子激發(fā)態(tài)產(chǎn)物是被測(cè)物，通過(guò)反應(yīng)生成電子激發(fā)態(tài)產(chǎn)物C C* * ，當(dāng)當(dāng)C C* * 躍遷回基態(tài)時(shí)，輻射光子。躍遷回基態(tài)時(shí)，輻射光子。(2)(2)間接發(fā)光間接發(fā)光是被測(cè)物是被測(cè)物A A或或B B，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成初始激，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成初始激發(fā)態(tài)產(chǎn)物發(fā)態(tài)產(chǎn)物C C* *， C C* *不直接發(fā)光，而是將其能量轉(zhuǎn)移給不直接發(fā)光，而是將其能量轉(zhuǎn)移給F F，使使F F躍遷回基態(tài)，產(chǎn)生發(fā)光。躍遷回基態(tài)，產(chǎn)生發(fā)光。 A + BA + B C C* * + D + D C C* *+F+F F F* * + E + E F F* * F + h F + h 式中式中C C* *為能量給予體，而為能量給予體，

44、而F F為能量接受體。為能量接受體。502. 氣相化學(xué)發(fā)光和液相化學(xué)發(fā)光氣相化學(xué)發(fā)光和液相化學(xué)發(fā)光 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。51（1 1）氣相化學(xué)發(fā)光反應(yīng)）氣相化學(xué)發(fā)光反應(yīng)a. 一氧化氮與一氧化氮與O3的發(fā)光反應(yīng)的發(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；b.氧原子與氧原子與SO2、NO、CO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； O3 O2 + O （1000 C石英管中進(jìn)行石英管中進(jìn)行） NO + O NO2* NO2 * NO2 + h 發(fā)射光譜范圍：發(fā)射光譜范圍：4001400nm；靈敏度；靈敏度1ng/cm-3；氧原子與氧原子與CO的發(fā)光反應(yīng)：的發(fā)光反應(yīng)： CO + O CO2* CO2 * CO2 + h 發(fā)射光譜范圍