分子熒光光譜法課件

分子熒光光譜法

MolecularFluorescenceSpectroscopy

1ppt課件分子熒光光譜法

MolecularFluoresce熒光是指一種光致發(fā)光的冷發(fā)光現(xiàn)象。當(dāng)某種常溫物質(zhì)經(jīng)某種波長的入射光（通常是紫外線）照射，吸收光能后進(jìn)入激發(fā)態(tài)，并且立即退激發(fā)并發(fā)出比入射光的的波長長的出射光（通常波長在可見光波段）；而且一旦停止入射光，發(fā)光現(xiàn)象也隨之立即消失。具有這種性質(zhì)的出射光就被稱之為熒光。

2ppt課件熒光是指一種光致發(fā)光的冷發(fā)光現(xiàn)象。當(dāng)某種常溫物質(zhì)經(jīng)某種波長的光致發(fā)光

物體依賴外界光源進(jìn)行照射，從而獲得能量，產(chǎn)生激發(fā)導(dǎo)至發(fā)光的現(xiàn)象。它大致經(jīng)過吸收、能量傳遞及光發(fā)射三個(gè)主要階段，光的吸收及發(fā)射都發(fā)生于能級之間的躍遷，都經(jīng)過激發(fā)態(tài)。而能量傳遞則是由于激發(fā)態(tài)的運(yùn)動。紫外輻射、可見光及紅外輻射均可引起光致發(fā)光。如磷光與熒光。光致發(fā)光最普遍的應(yīng)用為日光燈。它是燈管內(nèi)氣體放電產(chǎn)生的紫外線激發(fā)管壁上的發(fā)光粉而發(fā)出可見光的。其效率約為白熾燈的5倍。3ppt課件光致發(fā)光3ppt課件磷光是一種緩慢發(fā)光的光致冷發(fā)光現(xiàn)象。當(dāng)某種常溫物質(zhì)經(jīng)某種波長的入射光（通常是紫外線）照射，吸收光能后進(jìn)入激發(fā)態(tài)（具有和基態(tài)不同的自旋多重度），然后緩慢地退激發(fā)并發(fā)出比入射光的的波長長的出射光，而且與熒光過程不同，當(dāng)入射光停止后，發(fā)光現(xiàn)象持續(xù)存在。發(fā)出磷光的退激發(fā)過程是被量子力學(xué)的躍遷選擇規(guī)則禁戒的，因此這個(gè)過程很緩慢。4ppt課件磷光是一種緩慢發(fā)光的光致冷發(fā)光現(xiàn)象。當(dāng)某種常溫物質(zhì)經(jīng)某種波長分子熒光光譜法的特點(diǎn)①靈敏度高

熒光分析是由試樣溶液所發(fā)生的熒光的強(qiáng)度來測定試樣溶液中熒光物質(zhì)的含量。熒光分析的靈敏度不僅與溶液的濃度有關(guān)，而且與紫外光照射強(qiáng)度及熒光分光光度計(jì)的靈敏度有關(guān)．因此熒光分析的靈敏度高于一般的分光光度法．最低檢出限比分光光度法低一個(gè)數(shù)量級以上，適合于痕量物質(zhì)的檢測。5ppt課件5ppt課件②選擇性好。凡是會發(fā)生熒光的物質(zhì)首先必須會吸收一定頻率的光，但會吸收光的物質(zhì)卻不—定會產(chǎn)生熒光。對于某一給定波長的激發(fā)光，產(chǎn)生熒光的物質(zhì)發(fā)出的熒光波長也不相同，只要控制熒光分光光度計(jì)中激發(fā)光和熒光單色器的波長便可得到選擇性良好的方法．③能夠引起熒光的化學(xué)物質(zhì)較少，應(yīng)用范圍小。大多數(shù)物質(zhì)本身不會產(chǎn)生熒光，一些物質(zhì)在加入某種試劑后能夠產(chǎn)生熒光。6ppt課件②選擇性好。6ppt課件分子熒光產(chǎn)生機(jī)理

7ppt課件分子熒光產(chǎn)生機(jī)理7ppt課件

熒光光譜是物質(zhì)分子吸收紫外光后產(chǎn)生的分子發(fā)射光譜。2.躍遷類型分子中原子的電子能級躍遷，伴隨振動能級的躍遷。1.光譜類型8ppt課件熒光光譜是物質(zhì)分子吸收紫外光后產(chǎn)生的分子發(fā)射光譜。13.分子的激發(fā)與失活（1）分子的激發(fā)基態(tài)→激發(fā)態(tài)(S1、S2、激發(fā)態(tài)振動能級)：吸收特定頻率的輻射，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)壽命最短的占優(yōu)勢。9ppt課件3.分子的激發(fā)與失活9ppt課件單重態(tài)：一個(gè)分子中所有電子自旋都配對的電子狀態(tài)。三重態(tài)：有兩個(gè)電子的自旋不配對而平行的狀態(tài)。激發(fā)三重態(tài)能量較激發(fā)單重態(tài)低。

10ppt課件單重態(tài)：一個(gè)分子中所有電子自旋都配對的電子狀態(tài)。10ppt大多數(shù)有機(jī)物分子含有偶數(shù)電子，這些電子成對且自旋方向相反地存在于各個(gè)原子或分子軌道上。所以大多數(shù)分子在基態(tài)時(shí)處于單重態(tài)。當(dāng)分子受光照射時(shí)，若光子能量恰好等于分子的某兩個(gè)能級的能量之差，則分子吸收光子并從基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)或更高的激發(fā)態(tài)中的某個(gè)振動能級。但其自旋方向不會立刻改變，分子仍處于單重態(tài)。持續(xù)一段時(shí)間后，激發(fā)態(tài)電子的自旋可能倒轉(zhuǎn)，生成三重態(tài)。11ppt課件大多數(shù)有機(jī)物分子含有偶數(shù)電子，這些電子成對且自旋方向相反地存單重態(tài)能級間的躍遷符合光譜選律，躍遷概率大。分子通過吸收輻射而直接被激發(fā)到三重態(tài)的躍遷是禁阻的，概率很小。12ppt課件單重態(tài)能級間的躍遷符合光譜選律，躍遷概率大。分子通過吸收輻射（2）激發(fā)態(tài)分子的失活:

激發(fā)態(tài)分子不穩(wěn)定，以輻射或無輻射躍遷的

方式回到基態(tài)。

（3）躍遷的方式：13ppt課件（2）激發(fā)態(tài)分子的失活:

激發(fā)態(tài)分子不穩(wěn)定振動弛豫：由于分子間的碰撞，激發(fā)態(tài)分子由同一電子能級中的較高振動能級轉(zhuǎn)至較低振動能級的過程，其效率較高。

激發(fā)態(tài)分子常常首先發(fā)生振動馳豫。內(nèi)轉(zhuǎn)換：相同多重態(tài)的兩個(gè)電子能級間，電子由高能級回到低能級的分子內(nèi)過程。

①無輻射躍遷

14ppt課件振動弛豫：①無輻射躍遷14ppt課件系間竄越：激發(fā)態(tài)分子的電子自旋發(fā)生倒轉(zhuǎn)而使分子的多重態(tài)發(fā)生變化的過程。含有重原子的分子中（如I、Br等），系間竄躍最常見。

外轉(zhuǎn)換：激發(fā)態(tài)分子與溶劑或其他溶質(zhì)相互作用和能量轉(zhuǎn)換而使熒光（或磷光）減弱甚至消失的過程。熒光強(qiáng)度的減弱或消失，稱為熒光熄滅或猝滅。

15ppt課件系間竄越：15ppt課件②輻射躍遷熒光：受光激發(fā)的分子經(jīng)振動馳豫、內(nèi)轉(zhuǎn)換、振動馳豫到達(dá)第一電子激發(fā)單重態(tài)的最低振動能級，以輻射的形式失活回到基態(tài)，發(fā)出熒光。

由于無輻射使分子吸收的能量有部分損失，因此熒光的能量比吸收的能量小，即熒光波長一般比激發(fā)光波長長。16ppt課件②輻射躍遷16ppt課件磷光：若第一激發(fā)單重態(tài)的分子通過系間竄躍到達(dá)第一激發(fā)三重態(tài)，再通過振動馳豫轉(zhuǎn)至該激發(fā)的最低振動能級，然后以輻射的形式回到基態(tài)，發(fā)出的光線稱為磷光。由于激發(fā)三重態(tài)能量較激發(fā)單重態(tài)低，所以磷光的波長比熒光的波長稍長。磷光僅在很低的溫度或黏性介質(zhì)中才能觀測到。因此磷光很少應(yīng)用于分析。17ppt課件磷光：17ppt課件l2l1l

3l

2S1T1系間跨越內(nèi)轉(zhuǎn)換振動弛豫S2S0能量T2內(nèi)轉(zhuǎn)換發(fā)射熒光發(fā)射磷光外轉(zhuǎn)換振動弛豫18ppt課件l2l1l3l2S1T1系間跨越內(nèi)轉(zhuǎn)換振動弛豫S24.熒光產(chǎn)生的過程：（1）處于基態(tài)最低振動能級的熒光物質(zhì)分子受到紫外線的照射，吸收了和它所具有的特征頻率相一致的光線，躍遷到第一電子激發(fā)態(tài)的各個(gè)振動能級；（2）被激發(fā)到第一電子激發(fā)態(tài)的各個(gè)振動能級的分子通過無輻射躍遷降落到第一電子激發(fā)態(tài)的最低振動能級；（3）降落到第一電子激發(fā)態(tài)的最低振動能級的分子繼續(xù)降落到基態(tài)的各個(gè)不同振動能級，同時(shí)發(fā)射出相應(yīng)的光量子，這就是熒光：（4）到達(dá)基態(tài)的各個(gè)不同振動能級的分子再通過無輻射躍遷最后回到基態(tài)的最低振動能級．19ppt課件4.熒光產(chǎn)生的過程：19ppt課件5.分子產(chǎn)生熒光必須具備的條件（1）具有合適的結(jié)構(gòu)。只有少數(shù)具有某些結(jié)構(gòu)特性的體系才會產(chǎn)生熒光現(xiàn)象。（2）具有一定的熒光量子產(chǎn)率。

20ppt課件5.分子產(chǎn)生熒光必須具備的條件20ppt課件（1）熒光與結(jié)構(gòu)的關(guān)系

電子躍遷類型

*→的熒光效率高，系間竄躍至三重態(tài)的的速率常數(shù)較小，有利于熒光的產(chǎn)生。共軛效應(yīng)含有*→躍遷能級的芳香族化合物的熒光最常見且最強(qiáng)。具有較大共軛體系或脂環(huán)羰基結(jié)構(gòu)的脂肪族化合物也可能產(chǎn)生熒光。21ppt課件（1）熒光與結(jié)構(gòu)的關(guān)系電子躍遷類型21ppt課件取代基效應(yīng)：苯環(huán)上有吸電子基常常會妨礙熒光的產(chǎn)生；而給電子基會使熒光增強(qiáng)。

22ppt課件取代基效應(yīng)：苯環(huán)上有吸電子基常常會妨礙熒光的產(chǎn)生；而給電子基平面剛性結(jié)構(gòu)效應(yīng)

可降低分子振動，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。23ppt課件平面剛性結(jié)構(gòu)效應(yīng)23ppt課件（2）熒光量子產(chǎn)率Φ

物質(zhì)分子發(fā)射熒光的能力用熒光量子產(chǎn)率（Φ）表示：Φ與失活過程的速率常數(shù)k有關(guān)：凡是使熒光速率常數(shù)kf增大而使其他失活過程（系間竄越、外轉(zhuǎn)換、內(nèi)轉(zhuǎn)換）的速率常數(shù)減小的因素（環(huán)境因素和結(jié)構(gòu)因素）都可使熒光增強(qiáng)。24ppt課件（2）熒光量子產(chǎn)率Φ

物質(zhì)分子發(fā)射熒光的能力用熒光量子產(chǎn)率6.熒光強(qiáng)度與濃度的關(guān)系熒光是物質(zhì)吸收光子之后發(fā)出的輻射，熒光強(qiáng)度（F）與①熒光物質(zhì)的吸光程度及其②發(fā)射熒光的能力有關(guān)：

F=K′（I0—I）

I0

—入射光輻射強(qiáng)度；I

—透射光輻射強(qiáng)度；

K′—取決于熒光量子產(chǎn)率（Ф）。25ppt課件6.熒光強(qiáng)度與濃度的關(guān)系25ppt課件Lambert-Beer定律：=26ppt課件Lambert-Beer定律：=26ppt課件

溶液濃度較低時(shí)：

當(dāng)入射光的λ1和

I0一定時(shí)：

F=Kc

即：

在低濃度時(shí)，溶液的熒光強(qiáng)度與熒光物質(zhì)的濃度成正比。

————這是熒光法定量的基礎(chǔ)。

27ppt課件溶液濃度較低時(shí)：27ppt課件7.影響熒光強(qiáng)度的因素（1）內(nèi)部因素自猝滅——發(fā)光物質(zhì)分子間碰撞而發(fā)生的能量無輻射轉(zhuǎn)移。自猝滅隨溶液濃度的增加而增加。自吸收——熒光化合物的發(fā)射光譜的波長與其吸收光譜的波長重疊，溶液內(nèi)部激發(fā)態(tài)分子所發(fā)射的熒光在通過外部溶液時(shí)被同類分子吸收，從而使熒光被減弱。熒光強(qiáng)度F與光源的輻射強(qiáng)度I0有關(guān)，因此增大光源輻射功率I0可提高熒光測定的靈敏度。紫外-可見分光光度法無法通過改變?nèi)肷涔鈴?qiáng)度來提高靈敏度。28ppt課件7.影響熒光強(qiáng)度的因素28ppt課件（2）環(huán)境因素

①溫度

溫度對熒光的影響很大。

溫度降低會減少碰撞和非輻射失活的概率，因此會增加熒光強(qiáng)度。例如：熒光素的乙醇溶液在0℃以下每降低10℃，熒光產(chǎn)率增加3%，當(dāng)溫度降低至-80℃時(shí)，熒光產(chǎn)率為100%。

29ppt課件（2）環(huán)境因素①溫度29ppt課件②pH值

含有酸性或堿性取代基的芳香化合物的熒光與pH有關(guān)。pH的變化影響了熒光基團(tuán)的電荷狀態(tài)，從而使其熒光發(fā)生變化。30ppt課件②pH值

含有酸性或堿性取代基的芳香化合物的熒光與p③溶劑

溶劑極性增加，有時(shí)會使熒光強(qiáng)度增加，熒光波長紅移。若溶劑和熒光物質(zhì)形成氫鍵或使熒光物質(zhì)電離狀態(tài)改變，會使熒光強(qiáng)度、熒光波長改變。含重原子的溶劑（碘乙烷、四溴化碳）使熒光減弱，磷光增強(qiáng)。④溶解氧

往往使熒光強(qiáng)度降低。31ppt課件③溶劑31ppt課件Ⅲ、熒光分析儀32ppt課件Ⅲ、熒光分析儀32ppt課件測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)、檢測器。I0IF33ppt課件測量熒光的儀器主要由四個(gè)部分組成：I0IF33ppt課件光源：最常用的是高壓汞蒸氣燈。發(fā)出的是較強(qiáng)的線狀譜，其中365，398，436，546，579，690，734nm譜線較強(qiáng)。大多數(shù)熒光化合物都可以在一定波長范圍內(nèi)用不同波長的光誘發(fā)熒光，因此通常至少有一條汞線是適用的。高壓氙燈發(fā)出的光線強(qiáng)度大，而且是連續(xù)光譜，克服了汞蒸氣燈射線數(shù)目少、強(qiáng)度差別大的缺點(diǎn)。但氙弧燈熱效應(yīng)大，穩(wěn)定性較差。高功率連續(xù)可調(diào)激光光源是一種新型熒光激發(fā)光源。激光的單色性好、強(qiáng)度大。激光光源近年來應(yīng)用日益普遍。鎢燈和氫燈發(fā)出的紫外光強(qiáng)度太小，在熒光中應(yīng)用不多。34ppt課件光源：34ppt課件單色器：第一單色器——選擇激發(fā)光波長λ1

（＞250nm的紫外光），稱為激發(fā)單色器。第二單色器——選擇(測量)發(fā)射光（熒光）波長λ2，與激發(fā)光入射方向垂直，稱為熒光單色器。樣品池：采用低熒光材料，通常為石英池。檢測器：光電倍增管。35ppt課件單色器：35ppt課件Ⅳ、熒光法的應(yīng)用36ppt課件Ⅳ、熒光法的應(yīng)用36ppt課件熒光法靈敏度高、選擇性好，可用于痕量分析，但是能產(chǎn)生熒光的物質(zhì)較少，使其應(yīng)用范圍較小。37ppt課件熒光法靈敏度高、選擇性好，可用于痕量分析，但是能產(chǎn)生熒光的物1.熒光激發(fā)光譜和熒光發(fā)射光譜

任何熒光化合物都具有兩種特征光譜：（1）熒光（發(fā)射）光譜：固定激發(fā)光的波長，測量不同熒光波長處熒光的強(qiáng)度，得到熒光光譜，即熒光強(qiáng)度—熒光波長圖。

（2）熒光激發(fā)光譜（熒光物質(zhì)的吸收光譜）：在熒光最強(qiáng)的波長處測量隨激發(fā)光波長的改變而變化的熒光強(qiáng)度，得到熒光激發(fā)光譜。即熒光強(qiáng)度-激發(fā)光波長圖。

38ppt課件1.熒光激發(fā)光譜和熒光發(fā)射光譜38ppt課件200250300350400450500nm熒光激發(fā)光譜熒光光譜蒽的激發(fā)光譜和熒光光譜熒光強(qiáng)度

激發(fā)光波長

熒光波長39ppt課件200250300350400450500nm熒光激發(fā)光譜熒40ppt課件40ppt課件2.激發(fā)光譜與發(fā)射光譜的關(guān)系（1）鏡像規(guī)則熒光光譜的形狀與基態(tài)中振動能級的分布有關(guān)，而激發(fā)光譜的形狀反映了第一激發(fā)態(tài)單重態(tài)中的振動能級的分布。一般情況下，基態(tài)和第一激發(fā)單重態(tài)中的振動能級分布是相似的，通常熒光光譜與激發(fā)光譜大致呈鏡像對稱。41ppt課件2.激發(fā)光譜與發(fā)射光譜的關(guān)系（1）鏡像規(guī)則41ppt課件42ppt課件42ppt課件（2）Stokes位移

Stokes位移是指激發(fā)光譜與熒光光譜之間的波長差值。

熒光的波長總是大于激發(fā)光的波長。這是由于發(fā)射熒光之前的振動馳豫和內(nèi)轉(zhuǎn)換過程損失了一定的能量。43ppt課件（2）Stokes位移43ppt課件（3）熒光光譜的形狀與激發(fā)光波長無關(guān)電子躍遷到不同激發(fā)態(tài)，吸收不同波長的能量，產(chǎn)生不同的吸收帶，但熒光均是激發(fā)態(tài)電子回到第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動能級再躍遷回到基態(tài)而產(chǎn)生的，這與熒光物質(zhì)分子被激發(fā)至哪一能級無關(guān)。因此，熒光光譜的形狀和激發(fā)光的波長λ1無關(guān)。44ppt課件（3）熒光光譜的形狀與激發(fā)光波長無關(guān)44ppt課件關(guān)于激發(fā)光的波長λ1：①決定熒光物質(zhì)是否能夠產(chǎn)生吸收并發(fā)射出熒光；②能夠使熒光物質(zhì)產(chǎn)生吸收并發(fā)射出熒光的激發(fā)光的波長并不具有唯一性；③在保證激發(fā)的前提下，不同激發(fā)波長處的熒光發(fā)射光譜相同，但熒光強(qiáng)度不同。④在進(jìn)行熒光測定時(shí)，須選擇激發(fā)光波長以保證熒光強(qiáng)度最大。45ppt課件45ppt課件3.激發(fā)光波長λ1

和λ2的選擇：（1）首先，在紫外光區(qū)內(nèi)，固定激發(fā)光波長（可以任意選擇幾個(gè)）對熒光物質(zhì)進(jìn)行熒光發(fā)射光譜的掃描，從而確定產(chǎn)生最大的熒光強(qiáng)度時(shí)的熒光波長λ2；（2）固定熒光波長λ2，對熒光物質(zhì)進(jìn)行激發(fā)光譜的掃描，確定最佳的激發(fā)光波長λ1

。46ppt課件3.激發(fā)光波長λ1和λ2的選擇：46ppt課件4.定量方法①標(biāo)準(zhǔn)曲線法：配制一系列標(biāo)準(zhǔn)濃度試樣測定熒光強(qiáng)度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，再在相同條件下測量未知試樣的熒光強(qiáng)度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上求出濃度。②比較法：在線性范圍內(nèi)，測定標(biāo)樣和試樣的熒光強(qiáng)度，再進(jìn)行比較。47ppt課件4.定量方法①標(biāo)準(zhǔn)曲線法：47ppt課件3.無機(jī)物的熒光分析無機(jī)物能夠直接產(chǎn)生熒光并用于測定的很少?？赏ㄟ^與熒光試劑作用生成熒光配合物、或通過催化或猝滅熒光反應(yīng)進(jìn)行熒光分析。非過渡金屬離子的熒光配合物較多?？捎糜跓晒夥治龅脑匾呀?0種。熒光試劑是具有兩個(gè)或以上與MZ+形成螯合物的電子給予體官能團(tuán)的芳香結(jié)構(gòu)。OHNSO3NaN=NOHHOON8-羥基喹啉石榴茜素R48ppt課件3.無機(jī)物的熒光分析OHNSO3NaN=NOHHOON無機(jī)化合物的分析：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定；銅、鈹、鐵、鈷、鋨及過氧化氫采用催化熒光法測定；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。49ppt課件無機(jī)化合物的分析：49ppt課件4.有機(jī)物的熒光分析熒光法在有機(jī)化合物中應(yīng)用較廣。芳香化合物多能發(fā)生熒光。脂肪族化合物往往與熒光試劑作用后才可產(chǎn)生熒光。CH2N2N(CH3)2SO2Cl50ppt課件4.有機(jī)物的熒光分析CH2N2N(CH3)2SO2Cl50p

51ppt課件

51ppt課件52ppt課件52ppt課件

分子熒光光譜法

MolecularFluorescenceSpectroscopy

53ppt課件分子熒光光譜法

MolecularFluoresce熒光是指一種光致發(fā)光的冷發(fā)光現(xiàn)象。當(dāng)某種常溫物質(zhì)經(jīng)某種波長的入射光（通常是紫外線）照射，吸收光能后進(jìn)入激發(fā)態(tài)，并且立即退激發(fā)并發(fā)出比入射光的的波長長的出射光（通常波長在可見光波段）；而且一旦停止入射光，發(fā)光現(xiàn)象也隨之立即消失。具有這種性質(zhì)的出射光就被稱之為熒光。

54ppt課件熒光是指一種光致發(fā)光的冷發(fā)光現(xiàn)象。當(dāng)某種常溫物質(zhì)經(jīng)某種波長的光致發(fā)光

物體依賴外界光源進(jìn)行照射，從而獲得能量，產(chǎn)生激發(fā)導(dǎo)至發(fā)光的現(xiàn)象。它大致經(jīng)過吸收、能量傳遞及光發(fā)射三個(gè)主要階段，光的吸收及發(fā)射都發(fā)生于能級之間的躍遷，都經(jīng)過激發(fā)態(tài)。而能量傳遞則是由于激發(fā)態(tài)的運(yùn)動。紫外輻射、可見光及紅外輻射均可引起光致發(fā)光。如磷光與熒光。光致發(fā)光最普遍的應(yīng)用為日光燈。它是燈管內(nèi)氣體放電產(chǎn)生的紫外線激發(fā)管壁上的發(fā)光粉而發(fā)出可見光的。其效率約為白熾燈的5倍。55ppt課件光致發(fā)光3ppt課件磷光是一種緩慢發(fā)光的光致冷發(fā)光現(xiàn)象。當(dāng)某種常溫物質(zhì)經(jīng)某種波長的入射光（通常是紫外線）照射，吸收光能后進(jìn)入激發(fā)態(tài)（具有和基態(tài)不同的自旋多重度），然后緩慢地退激發(fā)并發(fā)出比入射光的的波長長的出射光，而且與熒光過程不同，當(dāng)入射光停止后，發(fā)光現(xiàn)象持續(xù)存在。發(fā)出磷光的退激發(fā)過程是被量子力學(xué)的躍遷選擇規(guī)則禁戒的，因此這個(gè)過程很緩慢。56ppt課件磷光是一種緩慢發(fā)光的光致冷發(fā)光現(xiàn)象。當(dāng)某種常溫物質(zhì)經(jīng)某種波長分子熒光光譜法的特點(diǎn)①靈敏度高

熒光分析是由試樣溶液所發(fā)生的熒光的強(qiáng)度來測定試樣溶液中熒光物質(zhì)的含量。熒光分析的靈敏度不僅與溶液的濃度有關(guān)，而且與紫外光照射強(qiáng)度及熒光分光光度計(jì)的靈敏度有關(guān)．因此熒光分析的靈敏度高于一般的分光光度法．最低檢出限比分光光度法低一個(gè)數(shù)量級以上，適合于痕量物質(zhì)的檢測。57ppt課件5ppt課件②選擇性好。凡是會發(fā)生熒光的物質(zhì)首先必須會吸收一定頻率的光，但會吸收光的物質(zhì)卻不—定會產(chǎn)生熒光。對于某一給定波長的激發(fā)光，產(chǎn)生熒光的物質(zhì)發(fā)出的熒光波長也不相同，只要控制熒光分光光度計(jì)中激發(fā)光和熒光單色器的波長便可得到選擇性良好的方法．③能夠引起熒光的化學(xué)物質(zhì)較少，應(yīng)用范圍小。大多數(shù)物質(zhì)本身不會產(chǎn)生熒光，一些物質(zhì)在加入某種試劑后能夠產(chǎn)生熒光。58ppt課件②選擇性好。6ppt課件分子熒光產(chǎn)生機(jī)理

59ppt課件分子熒光產(chǎn)生機(jī)理7ppt課件

熒光光譜是物質(zhì)分子吸收紫外光后產(chǎn)生的分子發(fā)射光譜。2.躍遷類型分子中原子的電子能級躍遷，伴隨振動能級的躍遷。1.光譜類型60ppt課件熒光光譜是物質(zhì)分子吸收紫外光后產(chǎn)生的分子發(fā)射光譜。13.分子的激發(fā)與失活（1）分子的激發(fā)基態(tài)→激發(fā)態(tài)(S1、S2、激發(fā)態(tài)振動能級)：吸收特定頻率的輻射，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)壽命最短的占優(yōu)勢。61ppt課件3.分子的激發(fā)與失活9ppt課件單重態(tài)：一個(gè)分子中所有電子自旋都配對的電子狀態(tài)。三重態(tài)：有兩個(gè)電子的自旋不配對而平行的狀態(tài)。激發(fā)三重態(tài)能量較激發(fā)單重態(tài)低。

62ppt課件單重態(tài)：一個(gè)分子中所有電子自旋都配對的電子狀態(tài)。10ppt大多數(shù)有機(jī)物分子含有偶數(shù)電子，這些電子成對且自旋方向相反地存在于各個(gè)原子或分子軌道上。所以大多數(shù)分子在基態(tài)時(shí)處于單重態(tài)。當(dāng)分子受光照射時(shí)，若光子能量恰好等于分子的某兩個(gè)能級的能量之差，則分子吸收光子并從基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)或更高的激發(fā)態(tài)中的某個(gè)振動能級。但其自旋方向不會立刻改變，分子仍處于單重態(tài)。持續(xù)一段時(shí)間后，激發(fā)態(tài)電子的自旋可能倒轉(zhuǎn)，生成三重態(tài)。63ppt課件大多數(shù)有機(jī)物分子含有偶數(shù)電子，這些電子成對且自旋方向相反地存單重態(tài)能級間的躍遷符合光譜選律，躍遷概率大。分子通過吸收輻射而直接被激發(fā)到三重態(tài)的躍遷是禁阻的，概率很小。64ppt課件單重態(tài)能級間的躍遷符合光譜選律，躍遷概率大。分子通過吸收輻射（2）激發(fā)態(tài)分子的失活:

激發(fā)態(tài)分子不穩(wěn)定，以輻射或無輻射躍遷的

方式回到基態(tài)。

（3）躍遷的方式：65ppt課件（2）激發(fā)態(tài)分子的失活:

激發(fā)態(tài)分子不穩(wěn)定振動弛豫：由于分子間的碰撞，激發(fā)態(tài)分子由同一電子能級中的較高振動能級轉(zhuǎn)至較低振動能級的過程，其效率較高。

激發(fā)態(tài)分子常常首先發(fā)生振動馳豫。內(nèi)轉(zhuǎn)換：相同多重態(tài)的兩個(gè)電子能級間，電子由高能級回到低能級的分子內(nèi)過程。

①無輻射躍遷

66ppt課件振動弛豫：①無輻射躍遷14ppt課件系間竄越：激發(fā)態(tài)分子的電子自旋發(fā)生倒轉(zhuǎn)而使分子的多重態(tài)發(fā)生變化的過程。含有重原子的分子中（如I、Br等），系間竄躍最常見。

外轉(zhuǎn)換：激發(fā)態(tài)分子與溶劑或其他溶質(zhì)相互作用和能量轉(zhuǎn)換而使熒光（或磷光）減弱甚至消失的過程。熒光強(qiáng)度的減弱或消失，稱為熒光熄滅或猝滅。

67ppt課件系間竄越：15ppt課件②輻射躍遷熒光：受光激發(fā)的分子經(jīng)振動馳豫、內(nèi)轉(zhuǎn)換、振動馳豫到達(dá)第一電子激發(fā)單重態(tài)的最低振動能級，以輻射的形式失活回到基態(tài)，發(fā)出熒光。

由于無輻射使分子吸收的能量有部分損失，因此熒光的能量比吸收的能量小，即熒光波長一般比激發(fā)光波長長。68ppt課件②輻射躍遷16ppt課件磷光：若第一激發(fā)單重態(tài)的分子通過系間竄躍到達(dá)第一激發(fā)三重態(tài)，再通過振動馳豫轉(zhuǎn)至該激發(fā)的最低振動能級，然后以輻射的形式回到基態(tài)，發(fā)出的光線稱為磷光。由于激發(fā)三重態(tài)能量較激發(fā)單重態(tài)低，所以磷光的波長比熒光的波長稍長。磷光僅在很低的溫度或黏性介質(zhì)中才能觀測到。因此磷光很少應(yīng)用于分析。69ppt課件磷光：17ppt課件l2l1l

3l

2S1T1系間跨越內(nèi)轉(zhuǎn)換振動弛豫S2S0能量T2內(nèi)轉(zhuǎn)換發(fā)射熒光發(fā)射磷光外轉(zhuǎn)換振動弛豫70ppt課件l2l1l3l2S1T1系間跨越內(nèi)轉(zhuǎn)換振動弛豫S24.熒光產(chǎn)生的過程：（1）處于基態(tài)最低振動能級的熒光物質(zhì)分子受到紫外線的照射，吸收了和它所具有的特征頻率相一致的光線，躍遷到第一電子激發(fā)態(tài)的各個(gè)振動能級；（2）被激發(fā)到第一電子激發(fā)態(tài)的各個(gè)振動能級的分子通過無輻射躍遷降落到第一電子激發(fā)態(tài)的最低振動能級；（3）降落到第一電子激發(fā)態(tài)的最低振動能級的分子繼續(xù)降落到基態(tài)的各個(gè)不同振動能級，同時(shí)發(fā)射出相應(yīng)的光量子，這就是熒光：（4）到達(dá)基態(tài)的各個(gè)不同振動能級的分子再通過無輻射躍遷最后回到基態(tài)的最低振動能級．71ppt課件4.熒光產(chǎn)生的過程：19ppt課件5.分子產(chǎn)生熒光必須具備的條件（1）具有合適的結(jié)構(gòu)。只有少數(shù)具有某些結(jié)構(gòu)特性的體系才會產(chǎn)生熒光現(xiàn)象。（2）具有一定的熒光量子產(chǎn)率。

72ppt課件5.分子產(chǎn)生熒光必須具備的條件20ppt課件（1）熒光與結(jié)構(gòu)的關(guān)系

電子躍遷類型

*→的熒光效率高，系間竄躍至三重態(tài)的的速率常數(shù)較小，有利于熒光的產(chǎn)生。共軛效應(yīng)含有*→躍遷能級的芳香族化合物的熒光最常見且最強(qiáng)。具有較大共軛體系或脂環(huán)羰基結(jié)構(gòu)的脂肪族化合物也可能產(chǎn)生熒光。73ppt課件（1）熒光與結(jié)構(gòu)的關(guān)系電子躍遷類型21ppt課件取代基效應(yīng)：苯環(huán)上有吸電子基常常會妨礙熒光的產(chǎn)生；而給電子基會使熒光增強(qiáng)。

74ppt課件取代基效應(yīng)：苯環(huán)上有吸電子基常常會妨礙熒光的產(chǎn)生；而給電子基平面剛性結(jié)構(gòu)效應(yīng)

可降低分子振動，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。75ppt課件平面剛性結(jié)構(gòu)效應(yīng)23ppt課件（2）熒光量子產(chǎn)率Φ

物質(zhì)分子發(fā)射熒光的能力用熒光量子產(chǎn)率（Φ）表示：Φ與失活過程的速率常數(shù)k有關(guān)：凡是使熒光速率常數(shù)kf增大而使其他失活過程（系間竄越、外轉(zhuǎn)換、內(nèi)轉(zhuǎn)換）的速率常數(shù)減小的因素（環(huán)境因素和結(jié)構(gòu)因素）都可使熒光增強(qiáng)。76ppt課件（2）熒光量子產(chǎn)率Φ

物質(zhì)分子發(fā)射熒光的能力用熒光量子產(chǎn)率6.熒光強(qiáng)度與濃度的關(guān)系熒光是物質(zhì)吸收光子之后發(fā)出的輻射，熒光強(qiáng)度（F）與①熒光物質(zhì)的吸光程度及其②發(fā)射熒光的能力有關(guān)：

F=K′（I0—I）

I0

—入射光輻射強(qiáng)度；I

—透射光輻射強(qiáng)度；

K′—取決于熒光量子產(chǎn)率（Ф）。77ppt課件6.熒光強(qiáng)度與濃度的關(guān)系25ppt課件Lambert-Beer定律：=78ppt課件Lambert-Beer定律：=26ppt課件

溶液濃度較低時(shí)：

當(dāng)入射光的λ1和

I0一定時(shí)：

F=Kc

即：

在低濃度時(shí)，溶液的熒光強(qiáng)度與熒光物質(zhì)的濃度成正比。

————這是熒光法定量的基礎(chǔ)。

79ppt課件溶液濃度較低時(shí)：27ppt課件7.影響熒光強(qiáng)度的因素（1）內(nèi)部因素自猝滅——發(fā)光物質(zhì)分子間碰撞而發(fā)生的能量無輻射轉(zhuǎn)移。自猝滅隨溶液濃度的增加而增加。自吸收——熒光化合物的發(fā)射光譜的波長與其吸收光譜的波長重疊，溶液內(nèi)部激發(fā)態(tài)分子所發(fā)射的熒光在通過外部溶液時(shí)被同類分子吸收，從而使熒光被減弱。熒光強(qiáng)度F與光源的輻射強(qiáng)度I0有關(guān)，因此增大光源輻射功率I0可提高熒光測定的靈敏度。紫外-可見分光光度法無法通過改變?nèi)肷涔鈴?qiáng)度來提高靈敏度。80ppt課件7.影響熒光強(qiáng)度的因素28ppt課件（2）環(huán)境因素

①溫度

溫度對熒光的影響很大。

溫度降低會減少碰撞和非輻射失活的概率，因此會增加熒光強(qiáng)度。例如：熒光素的乙醇溶液在0℃以下每降低10℃，熒光產(chǎn)率增加3%，當(dāng)溫度降低至-80℃時(shí)，熒光產(chǎn)率為100%。

81ppt課件（2）環(huán)境因素①溫度29ppt課件②pH值

含有酸性或堿性取代基的芳香化合物的熒光與pH有關(guān)。pH的變化影響了熒光基團(tuán)的電荷狀態(tài)，從而使其熒光發(fā)生變化。82ppt課件②pH值

含有酸性或堿性取代基的芳香化合物的熒光與p③溶劑

溶劑極性增加，有時(shí)會使熒光強(qiáng)度增加，熒光波長紅移。若溶劑和熒光物質(zhì)形成氫鍵或使熒光物質(zhì)電離狀態(tài)改變，會使熒光強(qiáng)度、熒光波長改變。含重原子的溶劑（碘乙烷、四溴化碳）使熒光減弱，磷光增強(qiáng)。④溶解氧

往往使熒光強(qiáng)度降低。83ppt課件③溶劑31ppt課件Ⅲ、熒光分析儀84ppt課件Ⅲ、熒光分析儀32ppt課件測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)、檢測器。I0IF85ppt課件測量熒光的儀器主要由四個(gè)部分組成：I0IF33ppt課件光源：最常用的是高壓汞蒸氣燈。發(fā)出的是較強(qiáng)的線狀譜，其中365，398，436，546，579，690，734nm譜線較強(qiáng)。大多數(shù)熒光化合物都可以在一定波長范圍內(nèi)用不同波長的光誘發(fā)熒光，因此通常至少有一條汞線是適用的。高壓氙燈發(fā)出的光線強(qiáng)度大，而且是連續(xù)光譜，克服了汞蒸氣燈射線數(shù)目少、強(qiáng)度差別大的缺點(diǎn)。但氙弧燈熱效應(yīng)大，穩(wěn)定性較差。高功率連續(xù)可調(diào)激光光源是一種新型熒光激發(fā)光源。激光的單色性好、強(qiáng)度大。激光光源近年來應(yīng)用日益普遍。鎢燈和氫燈發(fā)出的紫外光強(qiáng)度太小，在熒光中應(yīng)用不多。86ppt課件光源：34ppt課件單色器：第一單色器——選擇激發(fā)光波長λ1

（＞250nm的紫外光），稱為激發(fā)單色器。第二單色器——選擇(測量)發(fā)射光（熒光）波長λ2，與激發(fā)光入射方向垂直，稱為熒光單色器。樣品池：采用低熒光材料，通常為石英池。檢測器：光電倍增管。87ppt課件單色器：35ppt課件Ⅳ、熒光法的應(yīng)用88ppt課件Ⅳ、熒光法的應(yīng)用36ppt課件熒光法靈敏度高、選擇性好，可用于痕量分析，但是能產(chǎn)生熒光的物質(zhì)較少，使其應(yīng)用范圍較小。89ppt課件熒光法靈敏度高、選擇性好，可用于痕量分析，但是能產(chǎn)生熒光的物1.熒光激發(fā)光譜和熒光發(fā)射光譜

任何熒光化合物都具有兩種特征光譜：（1）熒光（發(fā)射）光譜：固定激發(fā)光的波長，測量不同熒光波長處熒光的強(qiáng)度，得到熒光光譜，即熒光強(qiáng)度—熒光波長圖。

（2）熒光激發(fā)光譜（熒光物質(zhì)的吸收光譜）：在熒光最強(qiáng)的波長處測量隨激發(fā)光波長的改變而變化的熒光強(qiáng)度，得到熒光激發(fā)光譜。即熒光強(qiáng)度-激發(fā)光波長圖。

90ppt課件1.熒光激發(fā)光譜和熒光發(fā)射光譜38ppt課件200250300350400450500nm熒光激發(fā)光譜熒光光譜蒽的激發(fā)光譜和熒光光譜熒光強(qiáng)度

激發(fā)光波長

熒光波長91ppt課件200250300350400450500nm熒光激發(fā)光譜熒92ppt課件40ppt課件2.激發(fā)光譜與發(fā)射光譜的關(guān)系（1）鏡像規(guī)則熒光光譜的形狀與基態(tài)中振動能級的分布有關(guān)，而