分子發(fā)光分析法課件

分子發(fā)光分析法

Molecularluminescence2022/11/121分子發(fā)光分析法

Molecularluminescence概論(1)分子發(fā)光的類型按激發(fā)的模式分類：分子吸收光能被激發(fā)，所產(chǎn)生的發(fā)光為光致發(fā)光，如分子熒光和磷光。分子由化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)能或由生物體（經(jīng)由體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)）釋放出來的能量所激發(fā)，其發(fā)光分別稱為化學(xué)發(fā)光或生物發(fā)光。以分子發(fā)光為檢測(cè)手段的分析方法稱為分子發(fā)光分析法，本章所介紹的包括熒光分析法、磷光分析法和化學(xué)發(fā)光分析法。概論(1)分子發(fā)光的類型按激發(fā)的模式分類：(2)分子發(fā)光分析法的特點(diǎn)靈敏度高。較吸收光度法一般要高2~3個(gè)數(shù)量級(jí)。選擇性比較高。物質(zhì)對(duì)光的吸收具有普遍性，但吸光后并非都有發(fā)光現(xiàn)象。即便都有發(fā)光現(xiàn)象，但在吸收波長和發(fā)射波長方面不盡相同，這樣就有可能通過調(diào)節(jié)激發(fā)波長和發(fā)射波長來達(dá)到選擇性測(cè)定的目的。樣品量小，操作簡便，工作曲線的動(dòng)態(tài)線性范圍寬。發(fā)光檢測(cè)的高靈敏度，以及發(fā)光光譜、發(fā)光強(qiáng)度、發(fā)光壽命等各種發(fā)光特性對(duì)所研究體系的局部環(huán)境因素的敏感性，因此，發(fā)光分析法在光學(xué)分子傳感器以及在生物醫(yī)學(xué)、藥學(xué)和環(huán)境科學(xué)等方面的應(yīng)用更顯示了它的優(yōu)越性。(2)分子發(fā)光分析法的特點(diǎn)Molecularfluorescenceandphosphorescenceanalysis

1分子熒光與磷光光譜分析法Molecularfluorescenceandpho1.1基本原理A.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(見能級(jí)圖)；速度最快、激發(fā)態(tài)壽命最短的途徑占優(yōu)勢(shì)；第一、第二、…電子激發(fā)單重態(tài)S1、S2…

；第一、第二、…電子激發(fā)三重態(tài)T1、T2…

；1.1基本原理B.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(duì)自旋穩(wěn)定(洪特規(guī)則)，三重態(tài)能級(jí)比相應(yīng)單重態(tài)能級(jí)低；大多數(shù)有機(jī)分子的基態(tài)處于單重態(tài)；

S0→T1

禁阻躍遷；通過其他途徑進(jìn)入(見能級(jí)圖)；進(jìn)入的幾率小；

B.電子激發(fā)態(tài)的多重度電子激發(fā)態(tài)的多重度：M=2S+1C.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)，通過輻射躍遷(發(fā)光)和無輻射躍遷等方式失去能量；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)弛預(yù)無輻射躍遷

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：10-7～10-9

s,第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)→基態(tài)；磷光：10-4～10s；第一激發(fā)三重態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)→基態(tài)；C.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S2S1S0T1吸收發(fā)射熒光發(fā)射磷光系間跨越內(nèi)轉(zhuǎn)換振動(dòng)弛豫能量l2l1l

3

外轉(zhuǎn)換l

2T2內(nèi)轉(zhuǎn)換振動(dòng)弛豫S2S1S0T1吸發(fā)發(fā)系間跨越內(nèi)轉(zhuǎn)換振動(dòng)弛豫能l2l1l非輻射能量傳遞過程

振動(dòng)弛豫：同一電子能級(jí)內(nèi)以熱能量交換形式由高振動(dòng)能級(jí)至低相鄰振動(dòng)能級(jí)間的躍遷。發(fā)生振動(dòng)弛豫的時(shí)間10-12

s。

內(nèi)轉(zhuǎn)換：同多重度電子能級(jí)中,等能級(jí)間的無輻射能級(jí)交換。通過內(nèi)轉(zhuǎn)換和振動(dòng)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(dòng)能級(jí)。

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；外轉(zhuǎn)換使熒光或磷光減弱或“猝滅”。系間跨越：不同多重態(tài),有重疊的轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間的非輻射躍遷。改變電子自旋，禁阻躍遷，通過自旋—軌道耦合進(jìn)行。非輻射能量傳遞過程振動(dòng)弛豫：同一電子能級(jí)內(nèi)以熱能量交換形式輻射能量傳遞過程

熒光發(fā)射：電子由第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)→基態(tài)（多為S1→S0躍遷），發(fā)射波長為‘2的熒光；10-7～10-9

s。

由圖可見，發(fā)射熒光的能量比分子吸收的能量小，波長長；‘2>2>1；磷光發(fā)射：電子由第一激發(fā)三重態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)→基態(tài)（T1→S0躍遷）；電子由S0進(jìn)入T1的可能過程：（S0→T1禁阻躍遷）

S0→激發(fā)→振動(dòng)弛豫→內(nèi)轉(zhuǎn)移→系間跨越→振動(dòng)弛豫→T1發(fā)光速度很慢：10-4～100s。

光照停止后，可持續(xù)一段時(shí)間。輻射能量傳遞過程熒光發(fā)射：電子由第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動(dòng)能熒光、磷光的壽命和量子產(chǎn)率熒光壽命：熒光分子處于S1激發(fā)態(tài)的平均壽命，表示為：

τ

f=1/（kf+ΣK）磷光壽命(τ

p)指的是磷光分子處于T1激發(fā)態(tài)的平均壽命，可由類似的公式表示。熒光量子產(chǎn)率：熒光物質(zhì)吸光后所發(fā)射的熒光的光子數(shù)與所吸收的激發(fā)光的光子數(shù)之比值。由于激發(fā)態(tài)分子的衰變過程包含輻射躍遷和非輻射躍遷，故熒光量子產(chǎn)率可表示為

?f=kf/(kf+ΣK)磷光的量子產(chǎn)率（?p）定義為：熒光、磷光的壽命和量子產(chǎn)率熒光壽命：熒光分子處于S1激發(fā)態(tài)的1.2熒光、磷光與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系A(chǔ).分子產(chǎn)生熒光必須具備的條件（1）具有合適的結(jié)構(gòu)；（2）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；1.2熒光、磷光與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系熒光量子產(chǎn)B.化合物的結(jié)構(gòu)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)：提高共軛度有利于增加熒光效率并產(chǎn)生紅移（3）剛性平面結(jié)構(gòu)：可降低分子振動(dòng)，減少與溶劑的相互作用，故具有很強(qiáng)的熒光。如熒光素和酚酞有相似結(jié)構(gòu)，熒光素有很強(qiáng)的熒光，酚酞卻沒有。（4）取代基效應(yīng)：芳環(huán)上有供電基，使熒光增強(qiáng)。B.化合物的結(jié)構(gòu)與熒光（1）躍遷類型：*→的熒光效率酚酞熒光素聯(lián)苯(0.18)芴(1)酚酞熒光素聯(lián)苯(0.18)分子發(fā)光分析法課件1.3影響分子發(fā)光的環(huán)境因素A.溶劑的影響除一般溶劑效應(yīng)外，溶劑的極性、氫鍵、配位鍵的形成都將使化合物的熒光發(fā)生變化；B.溫度的影響熒光強(qiáng)度對(duì)溫度變化敏感，溫度增加，外轉(zhuǎn)換去活的幾率增加。C.溶液pH

對(duì)酸堿化合物，溶液pH的影響較大，需要嚴(yán)格控制；1.3影響分子發(fā)光的環(huán)境因素1.4熒光、磷光的猝滅A.猝滅發(fā)光分子與溶劑或溶質(zhì)分子之間所發(fā)生的導(dǎo)致發(fā)光強(qiáng)度下降的物理或化學(xué)作用過程。與發(fā)光分子相互作用而引起發(fā)光強(qiáng)度下降的物質(zhì)，稱為猝滅劑。B.動(dòng)態(tài)猝滅與靜態(tài)猝滅猝滅劑與發(fā)光物質(zhì)的激發(fā)態(tài)分子之間的相互作用引起動(dòng)態(tài)猝滅；猝滅劑與發(fā)光物質(zhì)的基態(tài)分子之間的相互作用引起靜態(tài)猝滅。

1.4熒光、磷光的猝滅1.5激發(fā)光譜和發(fā)射光譜熒光(磷光)：光致發(fā)光，照射光波長如何選擇？A.熒光(磷光)的激發(fā)光譜曲線固定測(cè)量波長(選最大發(fā)射波長),化合物發(fā)射的熒光(磷光)強(qiáng)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(qiáng)度最大；1.5激發(fā)光譜和發(fā)射光譜激發(fā)光譜曲線的最高處，處于B.熒光光譜(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)射的熒光(或磷光強(qiáng)度)與發(fā)射光波長關(guān)系曲線(圖中曲線II或III)。B.熒光光譜(或磷光光譜)固定激發(fā)光波長(選最大激發(fā)分子發(fā)光分析法課件A.激發(fā)光譜與發(fā)射光譜的關(guān)系

a.Stokes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)光譜的長，振動(dòng)弛豫消耗了能量。

b.發(fā)射光譜的形狀與激發(fā)波長無關(guān)電子躍遷到不同激發(fā)態(tài)能級(jí)，吸收不同波長的能量(如能級(jí)圖2,1)，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(dòng)能級(jí)再躍遷回到基態(tài)，產(chǎn)生波長一定的熒光(如‘2)。

c.

鏡像規(guī)則通常熒光發(fā)射光譜與它的吸收光譜（與激發(fā)光譜形狀一樣）成鏡像對(duì)稱關(guān)系。A.激發(fā)光譜與發(fā)射光譜的關(guān)系a.Stokes位移200250300350400450500熒光激發(fā)光譜熒光發(fā)射光譜nm蒽的激發(fā)光譜和熒光光譜200250300350400450500熒光激發(fā)光譜熒光發(fā)1.6熒光(磷光)強(qiáng)度與溶液濃度的關(guān)系溶液的熒光強(qiáng)度(If)與溶液吸收的光強(qiáng)度(Ia)及熒光量子產(chǎn)率(Фf）有如下關(guān)系If=fIa由Lambert-beer定律及吸收光強(qiáng)度的概念，可推導(dǎo)出，當(dāng)bc≤0.05時(shí)，有：

If=2.303fI0

bc

與熒光類似，溶液的磷光強(qiáng)度(IP)與低濃度下磷光物質(zhì)濃度之間的關(guān)系可表示如下：

IP=2.303ST

PI0bc

1.6熒光(磷光)強(qiáng)度與溶液濃度的關(guān)系溶液隨著溶液濃度的進(jìn)一步增大，將會(huì)出現(xiàn)發(fā)光強(qiáng)度不僅不隨溶液濃度線性增大、甚至出現(xiàn)隨濃度的增大而下降的濃度效應(yīng)。

發(fā)光的再吸：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)射的熒光，如色胺酸中的重鉻酸鉀；隨著溶液濃度的進(jìn)一步增大，將會(huì)出現(xiàn)發(fā)光強(qiáng)度不自熄滅和自吸收．自熄滅是由于熒光分子之間以及熒光分子同溶劑分子之間的碰撞，引起了非輻射的能量轉(zhuǎn)換所造成的．自熄滅現(xiàn)象將隨濃度的增大而增大．自吸收發(fā)生在熒光發(fā)射波長同化合物的吸收峰重疊的情形下，當(dāng)熒光通過溶液時(shí)便被減弱了．自熄滅和自吸收．1.7熒光、磷光分析儀器A熒光分析儀器

測(cè)量熒光的儀器主要由四個(gè)部分組成：激發(fā)光源、樣品池、雙單色器系統(tǒng)、檢測(cè)器。

特殊點(diǎn)：有兩個(gè)單色器，光源與檢測(cè)器通常成直角?；玖鞒倘鐖D：單色器：選擇激發(fā)光波長的第一單色器和選擇發(fā)射光(測(cè)量)波長的第二單色器；光源：燈和高壓汞燈，染料激光器(可見與紫外區(qū))檢測(cè)器：光電倍增管。1.7熒光、磷光分析儀器A熒光分析儀器基本流程如儀

器

光

路

圖儀

器

光

路

圖B磷光分析儀器熒光計(jì)上配上磷光測(cè)量附件即可對(duì)磷光進(jìn)行測(cè)量。在有熒光發(fā)射的同時(shí)測(cè)量磷光。

測(cè)量方法：（1）通常借助于熒光和磷光壽命的差別，采用磷光鏡的裝置將熒光隔開。（2）采用脈沖光源和可控檢測(cè)及時(shí)間分辨技術(shù)。室溫測(cè)量時(shí)，不需要杜瓦瓶。B磷光分析儀器熒光計(jì)上配上磷光測(cè)量附件即可對(duì)磷光進(jìn)1.8熒光的常規(guī)測(cè)定方法A.直接測(cè)定法要求被分析物本身具有熒光。通常采用相對(duì)測(cè)量方法，如工作曲線法。

每次測(cè)繪工作曲線最好用同一種穩(wěn)定的熒光物質(zhì)校準(zhǔn)儀器的讀數(shù)。1.8熒光的常規(guī)測(cè)定方法A.直接測(cè)定法B.間接測(cè)定法

被分析物本身不發(fā)熒光，或者因熒光量子產(chǎn)率太低而無法進(jìn)行直接測(cè)定，便只能采用間接測(cè)定的辦法。如：光衍生法、熒光猝滅法、敏化熒光法等B.間接測(cè)定法1.9磷光測(cè)定的方法A.低溫磷光分析由于三重態(tài)壽命較長，為減小非輻射失活過程的影響，通常應(yīng)在低溫條件下測(cè)量磷光。液氮是最常用的冷卻劑，因而要求所使用的溶劑在液氮溫度下應(yīng)具有足夠的黏度并能形成明凈的剛性玻璃體，且對(duì)分析物具有良好的溶解特性，在所研究的光譜區(qū)內(nèi)沒有很強(qiáng)的吸收和發(fā)射，并容易制備和提純。1.9磷光測(cè)定的方法A.低溫磷光分析B.室溫磷光分析

固態(tài)基質(zhì)表面室溫磷光分析：分析物通過物理吸附或某種化學(xué)作用力被束縛在固體基質(zhì)表面，增大了剛性，減小了碰撞失活的概率，在嚴(yán)格干燥試樣的情況下限制了氧的猝滅作用，顯示室溫磷光。

膠束穩(wěn)定的室溫磷光分析：磷光體進(jìn)入表面活性劑的膠束溶液中，微環(huán)境和定向約束力發(fā)生變化，減小內(nèi)轉(zhuǎn)化和碰撞能量損失等非輻射失活過程概率，明顯增大三重態(tài)的穩(wěn)定性，使磷光強(qiáng)度顯著增大。敏化室溫磷光分析B.室溫磷光分析熒光、磷光分析法的應(yīng)用熒光特性對(duì)于微環(huán)境的敏感性，熒光分析法已廣泛作為一種表征技術(shù)，用于表征所研究體系的物理、化學(xué)性質(zhì)及其變化情況。

目前，可以采用有機(jī)試劑以進(jìn)行熒光分析的元素已近70種。磷光具有Stokes位移大的優(yōu)點(diǎn)，室溫磷光分析法得到不斷的發(fā)展，已成為一種與熒光分析法相互補(bǔ)充的重要分析技術(shù)，在生物醫(yī)學(xué)、藥物分析、臨床檢驗(yàn)、農(nóng)藥和植物生長激素的分析以及環(huán)境中多環(huán)芳烴的檢測(cè)等方面得到了日益廣泛的應(yīng)用。

熒光、磷光分析法的應(yīng)用熒光特性對(duì)于微環(huán)境的敏感2化學(xué)發(fā)光分析法2.1概論化學(xué)發(fā)光是由化學(xué)反應(yīng)提供的能量激發(fā)物質(zhì)所產(chǎn)生的光輻射。

優(yōu)點(diǎn)：(1).靈敏度很高。(2).儀器設(shè)備簡單，無須光源和單色器，因而也消除了散射光和雜散光的干擾；(3).線性范圍寬；(4).分析速度快。

局限：目前可供應(yīng)用的發(fā)光體系尚有限，發(fā)光機(jī)理有待進(jìn)一步研究，方法的選擇性有待進(jìn)一步提高。

Chemiluminescence2化學(xué)發(fā)光分析法2.1概論Chemiluminescen2.2基本原理

在化學(xué)反應(yīng)過程中，某些化合物接受能量而被激發(fā)，從激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時(shí)，發(fā)射出一定波長的光。

A+B=C+D*D*→D+h（1）能夠發(fā)光的化合物大多為有機(jī)化合物，芳香族化合物；（2）化學(xué)發(fā)光反應(yīng)多為氧化還原反應(yīng)，激發(fā)能與反應(yīng)能相當(dāng)E=170～300kJ/mol；位于可見光區(qū)；（3）發(fā)光持續(xù)時(shí)間較長，反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行；化學(xué)發(fā)光反應(yīng)存在于生物體(螢火蟲、海洋發(fā)光生物)中，稱生物發(fā)光(bioluminescence)。2.2基本原理化學(xué)發(fā)光效率化學(xué)效率：發(fā)光效率：時(shí)刻t的化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度(單位時(shí)間發(fā)射的光量子數(shù))：dc/dt分析物參加反應(yīng)的速率；化學(xué)發(fā)光效率化學(xué)效率：發(fā)光效率：時(shí)刻t的化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度(單位化學(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)：

dc/dt=Kc；K為反應(yīng)速率常數(shù)。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：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2.3化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的類型A氣相化學(xué)發(fā)光反應(yīng)a.一氧化氮與O3的發(fā)光反應(yīng)

NO+O3→NO2*NO2*→NO2+h發(fā)射的光譜范圍：600～875nm，靈敏度1ng/cm3；b.氧原子與SO2、NO、CO的發(fā)光反應(yīng)

O3

→O2+O（1000C石英管中進(jìn)行）

SO2+O+O→SO2*+O2

SO2*→SO2*+h最大發(fā)射波長：200nm；靈敏度1ng/cm3；2.3化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的類型A氣相化學(xué)發(fā)光反應(yīng)

O3

→O2+O（1000C石英管中進(jìn)行）

NO+O→NO2*

NO2*→NO2+h發(fā)射光譜范圍：400～1400nm；靈敏度1ng/cm3；氧原子與CO的發(fā)光反應(yīng)：

CO+O→CO2*

CO2*→CO2+h發(fā)射光譜范圍：300～500nm；靈敏度1ng/cm3；氧原子與NO的發(fā)光反應(yīng)：O3→O2+O（100c.乙烯與O3的發(fā)光反應(yīng)

乙烯與O3反應(yīng)，生成激發(fā)態(tài)乙醛：

CH2O*→CH2O+h最大發(fā)射波長：435nm；對(duì)O3的特效反應(yīng)；線性響應(yīng)范圍1ng/cm-3～1g/cm3；c.乙烯與O3的發(fā)光反應(yīng)乙烯與O3反d.火焰中的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)

在富氫火焰中，存在著很強(qiáng)的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)；a.一氧化氮

NO+H→HNO*

HNO

*→HNO+h發(fā)射光譜范圍：660～770nm；

最大發(fā)射波長：690nm；

在富氫火焰中：

NO2+2H→NO+H2Od.火焰中的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)在富氫火焰中，存在著很強(qiáng)b.硫化物

揮發(fā)性硫化物SO2、H2S、CH3SH、CH3SCH3等在富氫火焰中燃燒，產(chǎn)生很強(qiáng)的化學(xué)發(fā)光（藍(lán)色）：

SO2+2H2→S+2H2OS+S→2S2*

S2*→S2+h發(fā)射光譜范圍：350～460nm

最大發(fā)射波長：394nm；靈敏度：0.2ng/cm-3

發(fā)射光強(qiáng)度與硫化物濃度的平方成正比b.硫化物揮發(fā)性硫化物SO2、H2S、B液相中的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)機(jī)理研究較多，在分析中應(yīng)用最多；可測(cè)痕量的H2O2、Cu、Mn、Co、V、Fe、Cr、Ce、Hg、Th等。應(yīng)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)光反應(yīng)效率：0.15～0.05；魯米諾在堿性溶液中與雙氧水的反應(yīng)過程：該發(fā)光反應(yīng)速度慢，某些金屬離子可催化反應(yīng)；利用這一現(xiàn)象可測(cè)定這些金屬離子。B液相中的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)機(jī)理研究較多，在分析中應(yīng)魯米諾被氧化發(fā)光的整個(gè)過程如下：

hv(λmax=425nm）

魯米諾被氧化發(fā)光的整個(gè)過程如下：在堿性溶液中，I2與魯米諾的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)屬于雙電子氧化過程，該化學(xué)發(fā)光體系可檢測(cè)碘的濃度低達(dá)510-10mol·L-1．在堿性溶液中，I2與魯米諾的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)屬于雙電子氧化過程，金屬離子催化魯米諾-H2O2體系的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)大都屬于單電子氧化過程．例如：

Mn++HO2-→Mn+·HO2-Mn+·HO2-+魯米諾＋H2O→M(n+1)++

魯米諾游離基＋3OH-

魯米諾游離基+HO2-→化學(xué)發(fā)光上述歷程中Mn+（如Co2+）參與了反應(yīng)，價(jià)態(tài)升高，本身是還原劑．金屬離子催化魯米諾-H2O2體系的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)大都屬于單電子2.4化學(xué)發(fā)光的測(cè)量儀器裝置流程：發(fā)光反應(yīng)室光檢測(cè)器信號(hào)放大器顯示與記錄

發(fā)光反應(yīng)可采用靜態(tài)或流動(dòng)注射的方式進(jìn)行：

靜態(tài)方式：用注射器分別將試劑加入到反應(yīng)器中混合，測(cè)最大光強(qiáng)度或總發(fā)光量；試樣量小，重復(fù)性差；

流動(dòng)注射方式：用蠕動(dòng)泵分別將試劑連續(xù)送入混合器，定時(shí)通過測(cè)量室，連續(xù)發(fā)光，測(cè)定光強(qiáng)度；試樣量大。2.4化學(xué)發(fā)光的測(cè)量儀器裝置流程：發(fā)光反應(yīng)室光分子發(fā)光分析法課件2.5影響液相化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度的主要因素

A．溶液酸度不同的化學(xué)發(fā)光體系要求在不同的pH值下進(jìn)行才能獲得最大的發(fā)光強(qiáng)度．試液的酸度會(huì)影響發(fā)光活性物質(zhì)的有效濃度，對(duì)化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度直接產(chǎn)生影響，所以反應(yīng)液及試液的酸度對(duì)化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度影響很大．每個(gè)發(fā)光體系的最佳酸度都應(yīng)該通過實(shí)驗(yàn)確定并嚴(yán)格進(jìn)行控制．2.5影響液相化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度的主要因素A．溶液酸度B．試液的注入速度

在固定其他條件的情況下，一般來說，試液注入的速度越大，體系發(fā)光強(qiáng)度的線性變化也越大．所以，對(duì)靜態(tài)注射式液相化學(xué)發(fā)光儀來說，開啟試液活塞的速度應(yīng)盡量快且每次要均勻一致．這樣，可使分析結(jié)果既有高的靈敏性又有好的重現(xiàn)性．B．試液的注入速度C．干擾物質(zhì)的存在在痕量分析中，有微量的干擾物質(zhì)存在便會(huì)引起污染而導(dǎo)致試驗(yàn)失?。裕玫膬x器必須清潔，試劑純度要高，蒸餾水的本底值應(yīng)盡量低且應(yīng)進(jìn)行空白試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行控制．C．干擾物質(zhì)的存在對(duì)于具體的發(fā)光體系，若存在其它離子或物質(zhì)干擾，應(yīng)采取措施如加入適當(dāng)?shù)难诒蝿┫蓴_，以便提高測(cè)定的選擇性．例如，用魯米諾體系測(cè)定鉻（III）時(shí)，加入EDTA，鄰菲啰琳可消除Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cu2+、Co3+等許多金屬離子的干擾．對(duì)于具體的發(fā)光體系，若存在其它離子或物質(zhì)干擾，應(yīng)采取措施如加若用掩蔽劑等簡單方法不能排除干擾，可考慮采用色譜等分離技術(shù)．各種溶液的濃度、儀器的增益及負(fù)高壓的選擇、溫度及發(fā)光時(shí)間等都會(huì)對(duì)發(fā)光強(qiáng)度產(chǎn)生顯著影響．若用掩蔽劑等簡單方法不能排除干擾，可考慮采用色譜等分離技術(shù)．化學(xué)發(fā)光的最大特點(diǎn)是靈敏度高，對(duì)氣體和痕量金屬離子的檢出限都可達(dá)ng/cm3級(jí)．在環(huán)境監(jiān)測(cè)中化學(xué)發(fā)光法比吸收光譜法和微庫侖法具有更高的靈敏度，又能進(jìn)行快速連續(xù)分析，因此氣相化學(xué)發(fā)光反應(yīng)已廣泛用于空氣中O3、NOx、CO、SO2、H2S等的監(jiān)測(cè)，測(cè)定靈敏度達(dá)1~3ng/cm3．液相化學(xué)發(fā)光反應(yīng)可測(cè)定天然水和廢水中的金屬離子，在醫(yī)學(xué)生物學(xué)生物化學(xué)和免疫學(xué)研究中，化學(xué)發(fā)光分析也是一種重要手段．應(yīng)用化學(xué)發(fā)光的最大特點(diǎn)是靈敏度高，對(duì)氣體和痕量金屬離子的檢出限都分子發(fā)光分析法

Molecularluminescence2022/11/1255分子發(fā)光分析法

Molecularluminescence概論(1)分子發(fā)光的類型按激發(fā)的模式分類：分子吸收光能被激發(fā)，所產(chǎn)生的發(fā)光為光致發(fā)光，如分子熒光和磷光。分子由化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)能或由生物體（經(jīng)由體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)）釋放出來的能量所激發(fā)，其發(fā)光分別稱為化學(xué)發(fā)光或生物發(fā)光。以分子發(fā)光為檢測(cè)手段的分析方法稱為分子發(fā)光分析法，本章所介紹的包括熒光分析法、磷光分析法和化學(xué)發(fā)光分析法。概論(1)分子發(fā)光的類型按激發(fā)的模式分類：(2)分子發(fā)光分析法的特點(diǎn)靈敏度高。較吸收光度法一般要高2~3個(gè)數(shù)量級(jí)。選擇性比較高。物質(zhì)對(duì)光的吸收具有普遍性，但吸光后并非都有發(fā)光現(xiàn)象。即便都有發(fā)光現(xiàn)象，但在吸收波長和發(fā)射波長方面不盡相同，這樣就有可能通過調(diào)節(jié)激發(fā)波長和發(fā)射波長來達(dá)到選擇性測(cè)定的目的。樣品量小，操作簡便，工作曲線的動(dòng)態(tài)線性范圍寬。發(fā)光檢測(cè)的高靈敏度，以及發(fā)光光譜、發(fā)光強(qiáng)度、發(fā)光壽命等各種發(fā)光特性對(duì)所研究體系的局部環(huán)境因素的敏感性，因此，發(fā)光分析法在光學(xué)分子傳感器以及在生物醫(yī)學(xué)、藥學(xué)和環(huán)境科學(xué)等方面的應(yīng)用更顯示了它的優(yōu)越性。(2)分子發(fā)光分析法的特點(diǎn)Molecularfluorescenceandphosphorescenceanalysis

1分子熒光與磷光光譜分析法Molecularfluorescenceandpho1.1基本原理A.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(見能級(jí)圖)；速度最快、激發(fā)態(tài)壽命最短的途徑占優(yōu)勢(shì)；第一、第二、…電子激發(fā)單重態(tài)S1、S2…

；第一、第二、…電子激發(fā)三重態(tài)T1、T2…

；1.1基本原理B.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(duì)自旋穩(wěn)定(洪特規(guī)則)，三重態(tài)能級(jí)比相應(yīng)單重態(tài)能級(jí)低；大多數(shù)有機(jī)分子的基態(tài)處于單重態(tài)；

S0→T1

禁阻躍遷；通過其他途徑進(jìn)入(見能級(jí)圖)；進(jìn)入的幾率?。?/p>

B.電子激發(fā)態(tài)的多重度電子激發(fā)態(tài)的多重度：M=2S+1C.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)，通過輻射躍遷(發(fā)光)和無輻射躍遷等方式失去能量；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)弛預(yù)無輻射躍遷

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：10-7～10-9

s,第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)→基態(tài)；磷光：10-4～10s；第一激發(fā)三重態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)→基態(tài)；C.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S2S1S0T1吸收發(fā)射熒光發(fā)射磷光系間跨越內(nèi)轉(zhuǎn)換振動(dòng)弛豫能量l2l1l

3

外轉(zhuǎn)換l

2T2內(nèi)轉(zhuǎn)換振動(dòng)弛豫S2S1S0T1吸發(fā)發(fā)系間跨越內(nèi)轉(zhuǎn)換振動(dòng)弛豫能l2l1l非輻射能量傳遞過程

振動(dòng)弛豫：同一電子能級(jí)內(nèi)以熱能量交換形式由高振動(dòng)能級(jí)至低相鄰振動(dòng)能級(jí)間的躍遷。發(fā)生振動(dòng)弛豫的時(shí)間10-12

s。

內(nèi)轉(zhuǎn)換：同多重度電子能級(jí)中,等能級(jí)間的無輻射能級(jí)交換。通過內(nèi)轉(zhuǎn)換和振動(dòng)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(dòng)能級(jí)。

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；外轉(zhuǎn)換使熒光或磷光減弱或“猝滅”。系間跨越：不同多重態(tài),有重疊的轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間的非輻射躍遷。改變電子自旋，禁阻躍遷，通過自旋—軌道耦合進(jìn)行。非輻射能量傳遞過程振動(dòng)弛豫：同一電子能級(jí)內(nèi)以熱能量交換形式輻射能量傳遞過程

熒光發(fā)射：電子由第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)→基態(tài)（多為S1→S0躍遷），發(fā)射波長為‘2的熒光；10-7～10-9

s。

由圖可見，發(fā)射熒光的能量比分子吸收的能量小，波長長；‘2>2>1；磷光發(fā)射：電子由第一激發(fā)三重態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)→基態(tài)（T1→S0躍遷）；電子由S0進(jìn)入T1的可能過程：（S0→T1禁阻躍遷）

S0→激發(fā)→振動(dòng)弛豫→內(nèi)轉(zhuǎn)移→系間跨越→振動(dòng)弛豫→T1發(fā)光速度很慢：10-4～100s。

光照停止后，可持續(xù)一段時(shí)間。輻射能量傳遞過程熒光發(fā)射：電子由第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動(dòng)能熒光、磷光的壽命和量子產(chǎn)率熒光壽命：熒光分子處于S1激發(fā)態(tài)的平均壽命，表示為：

τ

f=1/（kf+ΣK）磷光壽命(τ

p)指的是磷光分子處于T1激發(fā)態(tài)的平均壽命，可由類似的公式表示。熒光量子產(chǎn)率：熒光物質(zhì)吸光后所發(fā)射的熒光的光子數(shù)與所吸收的激發(fā)光的光子數(shù)之比值。由于激發(fā)態(tài)分子的衰變過程包含輻射躍遷和非輻射躍遷，故熒光量子產(chǎn)率可表示為

?f=kf/(kf+ΣK)磷光的量子產(chǎn)率（?p）定義為：熒光、磷光的壽命和量子產(chǎn)率熒光壽命：熒光分子處于S1激發(fā)態(tài)的1.2熒光、磷光與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系A(chǔ).分子產(chǎn)生熒光必須具備的條件（1）具有合適的結(jié)構(gòu)；（2）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；1.2熒光、磷光與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系熒光量子產(chǎn)B.化合物的結(jié)構(gòu)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)：提高共軛度有利于增加熒光效率并產(chǎn)生紅移（3）剛性平面結(jié)構(gòu)：可降低分子振動(dòng)，減少與溶劑的相互作用，故具有很強(qiáng)的熒光。如熒光素和酚酞有相似結(jié)構(gòu)，熒光素有很強(qiáng)的熒光，酚酞卻沒有。（4）取代基效應(yīng)：芳環(huán)上有供電基，使熒光增強(qiáng)。B.化合物的結(jié)構(gòu)與熒光（1）躍遷類型：*→的熒光效率酚酞熒光素聯(lián)苯(0.18)芴(1)酚酞熒光素聯(lián)苯(0.18)分子發(fā)光分析法課件1.3影響分子發(fā)光的環(huán)境因素A.溶劑的影響除一般溶劑效應(yīng)外，溶劑的極性、氫鍵、配位鍵的形成都將使化合物的熒光發(fā)生變化；B.溫度的影響熒光強(qiáng)度對(duì)溫度變化敏感，溫度增加，外轉(zhuǎn)換去活的幾率增加。C.溶液pH

對(duì)酸堿化合物，溶液pH的影響較大，需要嚴(yán)格控制；1.3影響分子發(fā)光的環(huán)境因素1.4熒光、磷光的猝滅A.猝滅發(fā)光分子與溶劑或溶質(zhì)分子之間所發(fā)生的導(dǎo)致發(fā)光強(qiáng)度下降的物理或化學(xué)作用過程。與發(fā)光分子相互作用而引起發(fā)光強(qiáng)度下降的物質(zhì)，稱為猝滅劑。B.動(dòng)態(tài)猝滅與靜態(tài)猝滅猝滅劑與發(fā)光物質(zhì)的激發(fā)態(tài)分子之間的相互作用引起動(dòng)態(tài)猝滅；猝滅劑與發(fā)光物質(zhì)的基態(tài)分子之間的相互作用引起靜態(tài)猝滅。

1.4熒光、磷光的猝滅1.5激發(fā)光譜和發(fā)射光譜熒光(磷光)：光致發(fā)光，照射光波長如何選擇？A.熒光(磷光)的激發(fā)光譜曲線固定測(cè)量波長(選最大發(fā)射波長),化合物發(fā)射的熒光(磷光)強(qiáng)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(qiáng)度最大；1.5激發(fā)光譜和發(fā)射光譜激發(fā)光譜曲線的最高處，處于B.熒光光譜(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)射的熒光(或磷光強(qiáng)度)與發(fā)射光波長關(guān)系曲線(圖中曲線II或III)。B.熒光光譜(或磷光光譜)固定激發(fā)光波長(選最大激發(fā)分子發(fā)光分析法課件A.激發(fā)光譜與發(fā)射光譜的關(guān)系

a.Stokes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)光譜的長，振動(dòng)弛豫消耗了能量。

b.發(fā)射光譜的形狀與激發(fā)波長無關(guān)電子躍遷到不同激發(fā)態(tài)能級(jí)，吸收不同波長的能量(如能級(jí)圖2,1)，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(dòng)能級(jí)再躍遷回到基態(tài)，產(chǎn)生波長一定的熒光(如‘2)。

c.

鏡像規(guī)則通常熒光發(fā)射光譜與它的吸收光譜（與激發(fā)光譜形狀一樣）成鏡像對(duì)稱關(guān)系。A.激發(fā)光譜與發(fā)射光譜的關(guān)系a.Stokes位移200250300350400450500熒光激發(fā)光譜熒光發(fā)射光譜nm蒽的激發(fā)光譜和熒光光譜200250300350400450500熒光激發(fā)光譜熒光發(fā)1.6熒光(磷光)強(qiáng)度與溶液濃度的關(guān)系溶液的熒光強(qiáng)度(If)與溶液吸收的光強(qiáng)度(Ia)及熒光量子產(chǎn)率(Фf）有如下關(guān)系If=fIa由Lambert-beer定律及吸收光強(qiáng)度的概念，可推導(dǎo)出，當(dāng)bc≤0.05時(shí)，有：

If=2.303fI0

bc

與熒光類似，溶液的磷光強(qiáng)度(IP)與低濃度下磷光物質(zhì)濃度之間的關(guān)系可表示如下：

IP=2.303ST

PI0bc

1.6熒光(磷光)強(qiáng)度與溶液濃度的關(guān)系溶液隨著溶液濃度的進(jìn)一步增大，將會(huì)出現(xiàn)發(fā)光強(qiáng)度不僅不隨溶液濃度線性增大、甚至出現(xiàn)隨濃度的增大而下降的濃度效應(yīng)。

發(fā)光的再吸：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)射的熒光，如色胺酸中的重鉻酸鉀；隨著溶液濃度的進(jìn)一步增大，將會(huì)出現(xiàn)發(fā)光強(qiáng)度不自熄滅和自吸收．自熄滅是由于熒光分子之間以及熒光分子同溶劑分子之間的碰撞，引起了非輻射的能量轉(zhuǎn)換所造成的．自熄滅現(xiàn)象將隨濃度的增大而增大．自吸收發(fā)生在熒光發(fā)射波長同化合物的吸收峰重疊的情形下，當(dāng)熒光通過溶液時(shí)便被減弱了．自熄滅和自吸收．1.7熒光、磷光分析儀器A熒光分析儀器

測(cè)量熒光的儀器主要由四個(gè)部分組成：激發(fā)光源、樣品池、雙單色器系統(tǒng)、檢測(cè)器。

特殊點(diǎn)：有兩個(gè)單色器，光源與檢測(cè)器通常成直角。基本流程如圖：單色器：選擇激發(fā)光波長的第一單色器和選擇發(fā)射光(測(cè)量)波長的第二單色器；光源：燈和高壓汞燈，染料激光器(可見與紫外區(qū))檢測(cè)器：光電倍增管。1.7熒光、磷光分析儀器A熒光分析儀器基本流程如儀

器

光

路

圖儀

器

光

路

圖B磷光分析儀器熒光計(jì)上配上磷光測(cè)量附件即可對(duì)磷光進(jìn)行測(cè)量。在有熒光發(fā)射的同時(shí)測(cè)量磷光。

測(cè)量方法：（1）通常借助于熒光和磷光壽命的差別，采用磷光鏡的裝置將熒光隔開。（2）采用脈沖光源和可控檢測(cè)及時(shí)間分辨技術(shù)。室溫測(cè)量時(shí)，不需要杜瓦瓶。B磷光分析儀器熒光計(jì)上配上磷光測(cè)量附件即可對(duì)磷光進(jìn)1.8熒光的常規(guī)測(cè)定方法A.直接測(cè)定法要求被分析物本身具有熒光。通常采用相對(duì)測(cè)量方法，如工作曲線法。

每次測(cè)繪工作曲線最好用同一種穩(wěn)定的熒光物質(zhì)校準(zhǔn)儀器的讀數(shù)。1.8熒光的常規(guī)測(cè)定方法A.直接測(cè)定法B.間接測(cè)定法

被分析物本身不發(fā)熒光，或者因熒光量子產(chǎn)率太低而無法進(jìn)行直接測(cè)定，便只能采用間接測(cè)定的辦法。如：光衍生法、熒光猝滅法、敏化熒光法等B.間接測(cè)定法1.9磷光測(cè)定的方法A.低溫磷光分析由于三重態(tài)壽命較長，為減小非輻射失活過程的影響，通常應(yīng)在低溫條件下測(cè)量磷光。液氮是最常用的冷卻劑，因而要求所使用的溶劑在液氮溫度下應(yīng)具有足夠的黏度并能形成明凈的剛性玻璃體，且對(duì)分析物具有良好的溶解特性，在所研究的光譜區(qū)內(nèi)沒有很強(qiáng)的吸收和發(fā)射，并容易制備和提純。1.9磷光測(cè)定的方法A.低溫磷光分析B.室溫磷光分析

固態(tài)基質(zhì)表面室溫磷光分析：分析物通過物理吸附或某種化學(xué)作用力被束縛在固體基質(zhì)表面，增大了剛性，減小了碰撞失活的概率，在嚴(yán)格干燥試樣的情況下限制了氧的猝滅作用，顯示室溫磷光。

膠束穩(wěn)定的室溫磷光分析：磷光體進(jìn)入表面活性劑的膠束溶液中，微環(huán)境和定向約束力發(fā)生變化，減小內(nèi)轉(zhuǎn)化和碰撞能量損失等非輻射失活過程概率，明顯增大三重態(tài)的穩(wěn)定性，使磷光強(qiáng)度顯著增大。敏化室溫磷光分析B.室溫磷光分析熒光、磷光分析法的應(yīng)用熒光特性對(duì)于微環(huán)境的敏感性，熒光分析法已廣泛作為一種表征技術(shù)，用于表征所研究體系的物理、化學(xué)性質(zhì)及其變化情況。

目前，可以采用有機(jī)試劑以進(jìn)行熒光分析的元素已近70種。磷光具有Stokes位移大的優(yōu)點(diǎn)，室溫磷光分析法得到不斷的發(fā)展，已成為一種與熒光分析法相互補(bǔ)充的重要分析技術(shù)，在生物醫(yī)學(xué)、藥物分析、臨床檢驗(yàn)、農(nóng)藥和植物生長激素的分析以及環(huán)境中多環(huán)芳烴的檢測(cè)等方面得到了日益廣泛的應(yīng)用。

熒光、磷光分析法的應(yīng)用熒光特性對(duì)于微環(huán)境的敏感2化學(xué)發(fā)光分析法2.1概論化學(xué)發(fā)光是由化學(xué)反應(yīng)提供的能量激發(fā)物質(zhì)所產(chǎn)生的光輻射。

優(yōu)點(diǎn)：(1).靈敏度很高。(2).儀器設(shè)備簡單，無須光源和單色器，因而也消除了散射光和雜散光的干擾；(3).線性范圍寬；(4).分析速度快。

局限：目前可供應(yīng)用的發(fā)光體系尚有限，發(fā)光機(jī)理有待進(jìn)一步研究，方法的選擇性有待進(jìn)一步提高。

Chemiluminescence2化學(xué)發(fā)光分析法2.1概論Chemiluminescen2.2基本原理

在化學(xué)反應(yīng)過程中，某些化合物接受能量而被激發(fā)，從激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時(shí)，發(fā)射出一定波長的光。

A+B=C+D*D*→D+h（1）能夠發(fā)光的化合物大多為有機(jī)化合物，芳香族化合物；（2）化學(xué)發(fā)光反應(yīng)多為氧化還原反應(yīng)，激發(fā)能與反應(yīng)能相當(dāng)E=170～300kJ/mol；位于可見光區(qū)；（3）發(fā)光持續(xù)時(shí)間較長，反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行；化學(xué)發(fā)光反應(yīng)存在于生物體(螢火蟲、海洋發(fā)光生物)中，稱生物發(fā)光(bioluminescence)。2.2基本原理化學(xué)發(fā)光效率化學(xué)效率：發(fā)光效率：時(shí)刻t的化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度(單位時(shí)間發(fā)射的光量子數(shù))：dc/dt分析物參加反應(yīng)的速率；化學(xué)發(fā)光效率化學(xué)效率：發(fā)光效率：時(shí)刻t的化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度(單位化學(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)：

dc/dt=Kc；K為反應(yīng)速率常數(shù)。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：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2.3化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的類型A氣相化學(xué)發(fā)光反應(yīng)a.一氧化氮與O3的發(fā)光反應(yīng)

NO+O3→NO2*NO2*→NO2+h發(fā)射的光譜范圍：600～875nm，靈敏度1ng/cm3；b.氧原子與SO2、NO、CO的發(fā)光反應(yīng)

O3

→O2+O（1000C石英管中進(jìn)行）

SO2+O+O→SO2*+O2

SO2*→SO2*+h最大發(fā)射波長：200nm；靈敏度1ng/cm3；2.3化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的類型A氣相化學(xué)發(fā)光反應(yīng)

O3

→O2+O（1000C石英管中進(jìn)行）

NO+O→NO2*

NO2*→NO2+h發(fā)射光譜范圍：400～1400nm；靈敏度1ng/cm3；氧原子與CO的發(fā)光反應(yīng)：

CO+O→CO2*

CO2*→CO2+h發(fā)射光譜范圍：300～500nm；靈敏度1ng/cm3；氧原子與NO的發(fā)光反應(yīng)：O3→O2+O（100c.乙烯與O3的發(fā)光反應(yīng)

乙烯與O3反應(yīng)，生成激發(fā)態(tài)乙醛：

CH2O*→CH2O+h最大發(fā)射波長：435nm；對(duì)O3的特效反應(yīng)；線性響應(yīng)范圍1ng/cm-3～1g/cm3；c.乙烯與O3的發(fā)光反應(yīng)乙烯與O3反d.火焰中的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)

在富氫火焰中，存在著很強(qiáng)的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)；a.一氧化氮

NO+H→HNO*

HNO

*→HNO+h發(fā)射光譜范圍：660～770nm；

最大發(fā)射波長：690nm；

在富氫火焰中：

NO2+2H→NO+H2Od.火焰中的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)在富氫火焰中，存在著很強(qiáng)b.硫化物

揮發(fā)性硫化物SO2、H2S、CH3SH、CH3SCH3等在富氫火焰中燃燒，產(chǎn)生很強(qiáng)的化學(xué)發(fā)光（藍(lán)色）：

SO2+2H2→S+2H2OS+S→2S2*

S2*