熒光分析法與化學(xué)發(fā)光分析法PPT課件

1、1相關(guān)定義相關(guān)定義光致發(fā)光：分子、原子吸收光輻射時被激發(fā)，然后再發(fā)射出與吸收的波長相同或更長光的現(xiàn)象。熒光：物質(zhì)分子吸收光子能量被激發(fā)后從激發(fā)態(tài)的最低振動能級返回到基態(tài)時所發(fā)射出的光。 分子熒光分析法 ：研究物質(zhì)分子的熒光譜線位置及其強度進行物質(zhì)鑒定和含量測定的方法 ，簡稱熒光分析法 。化學(xué)發(fā)光：基于化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生能量來激發(fā)分子，分子由激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時產(chǎn)生的光輻射現(xiàn)象。 第1頁/共57頁2特點特點熒光分析法：靈敏度高、選擇性好 化學(xué)發(fā)光分析法：靈敏度高；線性范圍寬；分析速度快；儀器設(shè)備簡單，不需要光源及單色器等；沒有散射光及雜散光等引起的背景值。 第2頁/共57頁35.1 熒光分析法熒光分析法5

2、.1.1 基本原理 5.1.2 影響熒光強度的因素 5.1.3 熒光分光光度計5.1.4 分析方法5.1.5 應(yīng)用示例第3頁/共57頁45.1.1 基本原理基本原理1分子中電子的激發(fā)過程2分子熒光的產(chǎn)生3熒光光譜的類型和特征第4頁/共57頁51分子中電子的激發(fā)過程第5頁/共57頁62.分子熒光的產(chǎn)生振動弛豫 內(nèi)部能量轉(zhuǎn)換 熒光發(fā)射 外部能量轉(zhuǎn)換 體系間跨越 磷光發(fā)射 第6頁/共57頁73熒光光譜的類型和特征1）激發(fā)光譜和發(fā)射光譜2）熒光光譜特征第7頁/共57頁81）激發(fā)光譜和發(fā)射光譜激發(fā)、熒光圖形激發(fā)光譜變不變Fex圖發(fā)射光譜不變變Fem圖第8頁/共57頁9硫酸奎寧的激發(fā)光譜（硫酸奎寧的激發(fā)光

3、譜（a） 及熒光光譜及熒光光譜（b）第9頁/共57頁102）熒光光譜特征（1）Stokes位移 （2）熒光發(fā)射光譜的形狀與激發(fā)波長無關(guān) （3）熒光光譜與激發(fā)光譜的鏡像關(guān)系 第10頁/共57頁11蒽的激發(fā)光譜和熒光光譜 第11頁/共57頁12蒽的能級躍遷蒽的能級躍遷第12頁/共57頁13與UV比較u相同點 區(qū)段：Vis-UV區(qū) 適用性：均可用于定性定量，多用于定量 定量方法：相似樣品性質(zhì)、量：以液體為主、均少分析時間：均快操作難易程度：易第13頁/共57頁14與UV比較u不同點 UV FL性性 質(zhì)質(zhì) 分子吸收光譜分子吸收光譜 分子熒光光譜分子熒光光譜 應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍 廣廣 有熒光的物質(zhì)，較少有

4、熒光的物質(zhì)，較少 選擇性選擇性 不高不高 高高靈敏度靈敏度 g/ml10-7 10-1010-12儀器觀察角度儀器觀察角度 透射光透射光 90 譜線數(shù)目譜線數(shù)目 12第14頁/共57頁155.1.2 影響熒光強度的因素 1熒光效率與熒光產(chǎn)生的條件2影響熒光強度的結(jié)構(gòu)因素3影響熒光強度的外部因素第15頁/共57頁16(1)熒光效率激發(fā)態(tài)分子發(fā)射熒光的光子數(shù)與基態(tài)分子吸收激發(fā)光的光子數(shù)之比，常用f表示： f (01) f 大的有熒光發(fā)射吸收激發(fā)光的光子數(shù)發(fā)射熒光的光子數(shù)f第16頁/共57頁17（2）產(chǎn)生熒光的必備條件強紫外- -可見吸收一定的熒光效率*躍遷 強吸收帶 n *躍遷 弱吸收帶存在共軛的

5、*躍遷， f高，熒光強度大。 第17頁/共57頁182影響熒光強度的結(jié)構(gòu)因素(1)共軛效應(yīng)(2)分子的剛性與共平面性(3)取代基效應(yīng)第18頁/共57頁19(1)共軛效應(yīng)絕大多數(shù)能產(chǎn)生熒光的物質(zhì)都含有芳香環(huán)或雜環(huán)，因為芳香環(huán)或雜環(huán)分子具有長共軛的*躍遷。電子共軛程度越大，熒光強度（熒光效率）越大，而熒光波長也長移。 第19頁/共57頁20 苯苯 萘萘 蒽蒽 ex 205nm 268nm 356nm em 278nm 321nm 404nm f 0.11 0.29 0.36第20頁/共57頁21(2)分子的剛性與共平面性 在同樣的長共軛分子中，分子的剛性和共平面性越大，熒光率越大，并且熒光波長產(chǎn)生

6、長移。 CH2第21頁/共57頁22(3)取代基效應(yīng)第一類取代基：NH2、OH、OCH3、NHR、NR2、CN等第二類取代基：COOH、NO2、CO、NO、SH、NHCOCH3、F、Cl、Br、I等第三類取代基：R、SO3H、NH3等第22頁/共57頁233影響熒光強度的外部因素溫度溶劑pH值的影響熒光熄滅劑的影響 散射光的干擾 第23頁/共57頁24溫度和溶劑溫度：溫度升高，熒光物質(zhì)的熒光效率和熒光強度下降溶劑：溶劑極性增大，熒光波長隨著而長移，熒光強度增強；溶劑粘度減小，熒光強度減小第24頁/共57頁25pH值的影響當(dāng)熒光物質(zhì)本身是弱酸或弱堿時，溶液的pH值對該熒光物質(zhì)的熒光強度有較大影響

7、，這主要是因為弱酸弱堿分子和它們的離子結(jié)構(gòu)有所不同，在不同酸度中分子和離子間的平衡改變，因此熒光強度有差異。第25頁/共57頁26苯胺在不同pH值下有下列平衡關(guān)系 NH3+OHHNH2NHOHH苯胺在pH712的溶液中主要以分子形式存在，由于-NH2為提高熒光效率的取代基，故苯胺分子會發(fā)生藍色熒光。但在pH13的溶液中均以苯胺離子形式存在，故不能發(fā)射熒光。第26頁/共57頁27熒光熄滅劑熒光熄滅是指熒光物質(zhì)分子與溶劑分子或溶質(zhì)分子相互作用引起熒光強度降低的現(xiàn)象。引起熒光熄滅的物質(zhì)稱為熒光熄滅劑。第27頁/共57頁28常見的熒光熄滅劑鹵素離子、重金屬離子、氧分子、硝基化合物、重氮化合物、羰基化合

8、物、羧基化合物熒光熄滅的形式： a、碰撞、 b、生成不發(fā)光配位化合物 c、熒光物質(zhì)氧化第28頁/共57頁29散射光的影響瑞利散射光拉曼散射光干擾熒光測定，應(yīng)采取措施消除第29頁/共57頁30硫酸奎寧在不同波長激發(fā)下的熒光與散射光譜硫酸奎寧在不同波長激發(fā)下的熒光與散射光譜第30頁/共57頁315.1.3 熒光分光光度計熒光分光光度計第31頁/共57頁321. 激發(fā)光源高壓氙燈 強譜線的連續(xù)光譜 連續(xù)分布在250-700nm250-700nm波長范圍內(nèi)，尤其是300-300-400nm400nm波長之間的譜線強度幾乎相等汞燈 線光譜高壓：近紫外區(qū)365nm,398nm365nm,398nm，405

9、nm405nm，436nm436nm，546nm546nm，579nm579nm低壓: :紫外區(qū)，最強254nm254nm第32頁/共57頁332. 單色器激發(fā)單色器-除去不需要的光線發(fā)射單色器-選擇不同的熒光發(fā)射波長第33頁/共57頁343. 樣品池低熒光的玻璃或石英方形適用于90測量第34頁/共57頁354.4.檢測器光電倍增管第35頁/共57頁365. .讀出系統(tǒng)數(shù)字電壓表記錄儀帶有計算機控制的讀數(shù)裝置 第36頁/共57頁375.1.4 分析方法分析方法 溶液產(chǎn)生熒光的光路示意圖溶液產(chǎn)生熒光的光路示意圖 第37頁/共57頁381熒光強度與物質(zhì)濃度的關(guān)系 F=KfI0（1-e-bC）K儀器

10、常數(shù)，f激發(fā)光強度當(dāng)C很小時，A=bC0.05時，e-bc=1-bcF=kfI0bC=KC第38頁/共57頁392定量分析方法 標(biāo)準(zhǔn)曲線法比例法多組分混合物的熒光分析第39頁/共57頁403熒光分析新技術(shù)簡介（1）激光熒光分析（2）時間分辨熒光分析 （3）同步熒光分析 第40頁/共57頁415.1.5 應(yīng)用示例應(yīng)用示例1無機離子的測定與有機試劑形成配合物后進行熒光分析，測定方法常用直接熒光法或熒光熄滅法。2有機化合物的測定具有高度共軛體系的脂肪族化合物（如維生素A、胡蘿卜素等）和芳香族化合物 藥物中的胺類、甾體類、抗生素、維生素、氨基酸、蛋白質(zhì)、酶 第41頁/共57頁425.2 化學(xué)發(fā)光分析法

11、化學(xué)發(fā)光分析法5.2.1 基本原理5.2.2 發(fā)光反應(yīng)主要類型5.2.3 化學(xué)發(fā)光的測量儀器5.2.4 分析方法5.2.5 應(yīng)用與示例第42頁/共57頁435.2.1 基本原理基本原理化學(xué)發(fā)光是基于化學(xué)反應(yīng)提供的足夠能量，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)躍回基態(tài)時，就發(fā)出一定波長的光。第43頁/共57頁44化學(xué)發(fā)光的反應(yīng)式反應(yīng)式表示為： A + B C* + D C* C + hv 其中，C*是產(chǎn)物C的激發(fā)態(tài)（下同）。第44頁/共57頁45化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的基本條件 化學(xué)發(fā)光包括吸收化學(xué)能和發(fā)光兩個過程，要產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光現(xiàn)象，必須滿足以下條件：（1）化學(xué)發(fā)光反應(yīng)必

12、須提供足夠的化學(xué)激發(fā)能，以引起電子激發(fā)。（2）激發(fā)態(tài)分子能以輻射躍遷的方式返回基態(tài)，而不是以熱的形式消耗能量。（3）激發(fā)態(tài)分子能以輻射躍遷的方式返回基態(tài)，而不是以熱的形式消耗能量。第45頁/共57頁46化學(xué)發(fā)光效率 fr參加反應(yīng)的分子數(shù)發(fā)射光子數(shù)Cl參加反應(yīng)的分子數(shù)產(chǎn)生光子數(shù)，參加反應(yīng)的分子數(shù)激發(fā)態(tài)分子數(shù)fr第46頁/共57頁475.2.2 發(fā)光反應(yīng)主要類型發(fā)光反應(yīng)主要類型1氣相化學(xué)發(fā)光 2火焰化學(xué)發(fā)光 3液相化學(xué)發(fā)光 第47頁/共57頁481氣相化學(xué)發(fā)光（1）臭氧的反應(yīng) 臭氧可與40余種有機化合物產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)（2）氮氧化合物的反應(yīng) 一氧化氮與臭氧的氣相化學(xué)發(fā)光反應(yīng)有較大的化學(xué)發(fā)光效率 （

13、3）氧原子的反應(yīng) 氣相中的SO2、NO、NO2及CO等能與氧原子產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng) 第48頁/共57頁492火焰化學(xué)發(fā)光火焰化學(xué)發(fā)光是在300400的火焰中，熱輻射是很小的，某些物質(zhì)可以從火焰的化學(xué)反應(yīng)中吸收化學(xué)能而被激發(fā)，從而產(chǎn)生火焰化學(xué)發(fā)光?；鹧婊瘜W(xué)發(fā)光現(xiàn)象多用于硫、磷、氮和鹵素的測定。第49頁/共57頁50火焰化學(xué)發(fā)光的類型（1）一氧化氮的反應(yīng) 一氧化氮在富氫火焰中燃燒時產(chǎn)生很強的火焰化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，二氧化氮在富氫火焰中能迅速地被氫原子還原為一氧化氮，因而此法可用于測定空氣中NOx的總量。 （2）揮發(fā)性硫化物的反應(yīng) 當(dāng)揮發(fā)性硫化物如SO2、H2S、CH3SH及CH3SCH3等在富氫火焰中燃燒時，產(chǎn)生很強的藍色化學(xué)發(fā)光。 第50頁/共57頁513液相化學(xué)發(fā)光 常用的發(fā)光物質(zhì)有魯米諾、光澤精、洛粉堿、沒食子酸、過氧草酸鹽等，其中魯米諾是最常用的發(fā)光試劑 。第51頁/共57頁525.2.3 化學(xué)發(fā)光的測量儀器化學(xué)發(fā)光的測量儀器1分立取樣式2流動注射式第52頁/共57頁53流動注射式化學(xué)發(fā)光儀示意圖R-試劑載流；S-試液；P-蠕動泵；V-進樣閥；D-化學(xué)發(fā)光檢測器第53頁/共57頁545.2.4 分析方法分析方法化學(xué)發(fā)光分析主要用于定量分析。1化學(xué)發(fā)光強度與反應(yīng)物濃度的關(guān)系dtcACldtICl）（第54頁/共57頁552常用發(fā)光試劑（1）魯米諾類（