第七章分子發(fā)光分析法(熒光、磷光和化學(xué)發(fā)光)

第七章

分子發(fā)光分析法molecular

luminescence

analysis

第一節(jié)分子熒光與磷光molecularfluorescenceandphosphorescence第二節(jié)分子熒光與磷光分析法molecularfluorescenceandphosphorescenceanalysis第三節(jié)化學(xué)發(fā)光分析法chemiluminescence

analysis2023/2/31一、分子熒光與磷光產(chǎn)生過(guò)程luminescenceprocessofmolecularfluorescencephosphorescence二、激發(fā)光譜與熒光光譜excitationspectrumandfluore-scencespectrum三、熒光的產(chǎn)生與分子結(jié)構(gòu)關(guān)系

relationbetween

fluorescenceandmolecularstructure四、影響熒光強(qiáng)度的因素factorinfluenced

fluorescence第一節(jié)

分子熒光與磷光molecularfluorescenceandphosphorescence2023/2/32一、熒光與磷光的產(chǎn)生過(guò)程

luminescenceprocessofmolecularfluorescenceandphosphorescence由分子結(jié)構(gòu)理論，主要討論熒光及磷光的產(chǎn)生機(jī)理。1.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(jiàn)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…

；2023/2/332.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)；例如，鈉只有一個(gè)外層電子，S=1/2，因此M=2(1/2)+1=2，所以將產(chǎn)生雙重線(xiàn)；若為堿土金屬，有兩個(gè)外層電子，它們可能同一個(gè)方向自旋，則S=1/2+1/2=1，M=3，為三重線(xiàn)，或者向相反方向自旋，S=1/2-1/2=0，M=1，為單重線(xiàn)。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)；通常用S和T分別表示單重態(tài)和三重態(tài)。S0→T1

禁阻躍遷；通過(guò)其他途徑進(jìn)入(見(jiàn)能級(jí)圖)；進(jìn)入的幾率??；

2023/2/342.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(guò)輻射躍遷(發(fā)光)和無(wú)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：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)；2023/2/35S2S1S0T1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2023/2/36非輻射能量傳遞過(guò)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(wú)輻射能級(jí)交換。通過(guò)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(guò)自旋—軌道耦合進(jìn)行。2023/2/37輻射能量傳遞過(guò)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(zhǎng)為‘2的熒光；10-7～10-9

s。

由圖可見(jiàn)，發(fā)射熒光的能量比分子吸收的能量小，波長(zhǎng)長(zhǎng)；‘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(guò)程：（S0→T1禁阻躍遷）

S0→激發(fā)→振動(dòng)弛豫→內(nèi)轉(zhuǎn)換→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。2023/2/38二、激發(fā)光譜與熒光(磷光)光譜

excitationspectrumandfluore-scencespectrum熒光(磷光)：光致發(fā)光，必須選擇合適的激發(fā)光波長(zhǎng)，激發(fā)光波長(zhǎng)如何選擇？1.熒光(磷光)的激發(fā)光譜曲線(xiàn)由于分子對(duì)光的選擇性吸收，不同波長(zhǎng)的入射光具有不同的激發(fā)效率。如果固定熒光（或磷光）的發(fā)射波長(zhǎng)（即測(cè)量波長(zhǎng))而不斷改變激發(fā)光（即入射光）的波長(zhǎng),并記錄相應(yīng)的熒光（或磷光）強(qiáng)度，所得到的發(fā)光強(qiáng)度對(duì)激發(fā)波長(zhǎng)的譜圖稱(chēng)為熒光（或磷光）的激發(fā)光譜（圖中曲線(xiàn)I）。如果固定激發(fā)光的波長(zhǎng)和強(qiáng)度而不斷改變熒光（或磷光）的測(cè)量波長(zhǎng)（即發(fā)射波長(zhǎng)），并記錄相應(yīng)的熒光（或磷光）的強(qiáng)度，所得到的發(fā)光強(qiáng)度對(duì)發(fā)射波長(zhǎng)的譜圖則為熒光（或磷光）的發(fā)射光譜。2023/2/392.熒光光譜(或磷光光譜)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(xiàn)(圖中曲線(xiàn)II或III)。激發(fā)光譜和發(fā)射光譜可作為發(fā)光物質(zhì)的鑒別手段，并可用于定量測(cè)定時(shí)作為選擇合適的激發(fā)波長(zhǎng)和測(cè)量波長(zhǎng)的依據(jù)。2023/2/310應(yīng)該指出，激發(fā)光譜曲線(xiàn)與其吸收曲線(xiàn)可能相同，但前者是熒光強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系曲線(xiàn)，后者則是吸光度與波長(zhǎng)的關(guān)系曲線(xiàn)，兩者在性質(zhì)上是不相同的。當(dāng)然激發(fā)光譜曲線(xiàn)的最高處，處于激發(fā)態(tài)的分子數(shù)目最多，這可說(shuō)明所吸收的光能量也是最多的，自然能產(chǎn)生最強(qiáng)的熒光。2023/2/311200260320380440500560620熒光激發(fā)光譜熒光發(fā)射光譜磷光光譜室溫下菲的乙醇溶液熒（磷）光光譜2023/2/3123.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(zhǎng)差值。發(fā)射光譜的波長(zhǎng)比激發(fā)光譜的長(zhǎng)，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(zhǎng)無(wú)關(guān)電子躍遷到不同激發(fā)態(tài)能級(jí)，吸收不同波長(zhǎng)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(zhǎng)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(chēng)關(guān)系。2023/2/313鏡像規(guī)則的解釋

基態(tài)上的各振動(dòng)能級(jí)分布與第一激發(fā)態(tài)上的各振動(dòng)能級(jí)分布類(lèi)似；基態(tài)上的零振動(dòng)能級(jí)與第一激發(fā)態(tài)的二振動(dòng)能級(jí)之間的躍遷幾率最大，相反躍遷也然。

2023/2/314應(yīng)用鏡像對(duì)稱(chēng)規(guī)則，可以幫助判別某個(gè)吸收帶究竟是屬于第一吸收帶中的另一振動(dòng)帶，還是更高電子態(tài)的吸收帶。根據(jù)鏡像對(duì)稱(chēng)規(guī)則，如不是吸收光譜鏡像對(duì)稱(chēng)的熒光峰出現(xiàn)，表示有散射光或雜質(zhì)熒光存在。誠(chéng)然，也存在少數(shù)偏離鏡像對(duì)稱(chēng)規(guī)則的現(xiàn)象，究其原因，或是由于激發(fā)態(tài)時(shí)核的幾何構(gòu)型與基態(tài)時(shí)不同，或是由于在激發(fā)態(tài)時(shí)發(fā)生了質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)或形成激發(fā)態(tài)二聚體（或激發(fā)態(tài)復(fù)合物）等原因而引起的。2023/2/315200250300350400450500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2023/2/316三、熒光的產(chǎn)生與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系

relationbetweenfluorescenceandmolecularstructure1.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(guò)程的速率常數(shù)有關(guān)，如外轉(zhuǎn)換過(guò)程速度快，不出現(xiàn)熒光發(fā)射。2023/2/3172.化合物的結(jié)構(gòu)與熒光（1）躍遷類(lèi)型：→*的熒光效率高，系間跨越過(guò)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(méi)有。（4）取代基效應(yīng)：芳環(huán)上有供電基，使熒光增強(qiáng)，如-OH、-NH2、-OCH3、-NR2等；吸電子基團(tuán)如-NO2、-COOH等減弱熒光，程度高時(shí)，無(wú)熒光。2023/2/3182023/2/319（5）取代基的空間障礙對(duì)熒光也有影響（一般空間阻礙導(dǎo)致熒光減弱），立體異構(gòu)現(xiàn)象對(duì)熒光強(qiáng)度有顯著的影響（一般反式熒光強(qiáng)，順式弱或無(wú)熒光）。（6）金屬螯合物的熒光除過(guò)渡元素的順磁性原子會(huì)發(fā)生線(xiàn)狀熒光光譜外，大多數(shù)無(wú)機(jī)鹽類(lèi)金屬離子，在溶液中只能發(fā)生無(wú)輻射躍遷，因而不能產(chǎn)生熒光。但是，在某些情況下，金屬螯合物卻能產(chǎn)生很強(qiáng)的熒光，并可用于痕量金屬離子的測(cè)定，主要是由于螯合物中配位體的發(fā)光。一般來(lái)說(shuō)，能產(chǎn)生這類(lèi)熒光的金屬離子具有硬酸型結(jié)構(gòu)，如Be、Mg、Al、Zr、Th等。2023/2/320四、影響熒光強(qiáng)度的因素

factorsaffectingfluorescenceintensity

影響熒光強(qiáng)度的外部因素1.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（極性大，熒光強(qiáng)）；2.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。3.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；2023/2/3214.內(nèi)濾光作用和自吸現(xiàn)象自吸現(xiàn)象：化合物的熒光發(fā)射光譜的短波長(zhǎng)端與其吸收光譜的長(zhǎng)波長(zhǎng)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；2023/2/3225.溶液熒光的猝滅碰撞猝滅，是熒光熄滅的主要原因。它是指處于單重激發(fā)態(tài)的熒光分子與熄滅劑發(fā)生碰撞后，使激發(fā)態(tài)分子以無(wú)輻射躍遷方式回到基態(tài)，因而產(chǎn)生熄滅作用。熒光熄滅的程度主要取決于熒光分子與熄滅劑的反應(yīng)速度和熄滅劑的濃度，另外碰撞猝滅還與溶液的黏度有關(guān)，黏度大、熄滅作用小，碰撞熄滅隨溫度的升高而增加。能量轉(zhuǎn)移使熒光猝滅。氧的熄滅作用，溶液中的溶解氧常對(duì)熒光產(chǎn)生熄滅作用。這可能是由于順磁性的氧分子與處于單重激發(fā)態(tài)的熒光物質(zhì)分子相作用，促進(jìn)形成順磁性的三重態(tài)熒光分子，即加速系間跨越所致。2023/2/323一、儀器與結(jié)構(gòu)流程instrumentandgeneralprocess

二、熒光分析法和應(yīng)用fluorescenceanalysisandapplication三、磷光分析法的應(yīng)用phosphorescenceanalysisandapplication第二節(jié)

分子熒光與磷光分析法molecularfluorescenceandphosphorescenceanalysis

2023/2/324一、儀器結(jié)構(gòu)流程測(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：?jiǎn)紊鳎哼x擇激發(fā)光波長(zhǎng)的第一單色器和選擇發(fā)射光(測(cè)量)波長(zhǎng)的第二單色器；光源：氙燈和高壓汞燈，染料激光器(可見(jiàn)與紫外區(qū))檢測(cè)器：光電倍增管。2023/2/325儀

器

光

路

圖2023/2/326儀器框圖該型儀器可進(jìn)行熒光、磷光和發(fā)光分析；2023/2/327同步掃描技術(shù)根據(jù)激發(fā)和發(fā)射單色器在掃描過(guò)程中彼此間所保持的關(guān)系，同步掃描可分為固定波長(zhǎng)差()和固定能量差及可變波長(zhǎng)三種；同步掃描技術(shù)可簡(jiǎn)化光譜，譜帶變窄，減少光譜重疊，提高分辨率；如圖。合適的可減少光譜重疊；酪氨酸和色氨酸的熒光激發(fā)光譜相似，發(fā)射光譜嚴(yán)重重疊，但<15nm的同步光譜只顯示酪氨酸特征光譜；>60nm時(shí)，只顯示色氨酸的特征光譜，實(shí)現(xiàn)分別測(cè)定。2023/2/328可獲得三維光譜圖的儀器可獲得激發(fā)光譜與發(fā)射光譜同時(shí)變化時(shí)的熒(磷)光光譜圖2023/2/329磷光檢測(cè)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(kāi)。（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（英國(guó)化學(xué)家、物理學(xué)家杜瓦發(fā)明的瓶子）。2023/2/330二、熒光分析方法與應(yīng)用1.特點(diǎn)（1）靈敏度高比紫外-可見(jiàn)分光光度法高2～4個(gè)數(shù)量級(jí)；為什么？（光度法，檢測(cè)大信號(hào)的微小差別，熒光法小背景下的熒光強(qiáng)度）檢測(cè)下限：0.1～0.1g/cm-3相對(duì)靈敏度：0.05mol/L奎寧硫酸氫鹽的硫酸溶液。（2）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）試樣量少缺點(diǎn)：應(yīng)用范圍小。為什么？2023/2/3312.定量依據(jù)與方法(1)定量依據(jù)熒光強(qiáng)度

If正比于吸收的光量Ia和熒光量子效率：

If=Ia由朗-比耳定律：Ia=I0(1-10-lc)If=I0(1-10-lc)=I0(1-e-2.3lc)濃度很低時(shí)，將括號(hào)項(xiàng)近似處理后：

If

=2.3I0lc

=Kc2023/2/332（2）定量方法標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)法：

配制一系列標(biāo)準(zhǔn)濃度試樣測(cè)定熒光強(qiáng)度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，再在相同條件下測(cè)量未知試樣的熒光強(qiáng)度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)上求出濃度。比較法：在線(xiàn)性范圍內(nèi)，測(cè)定標(biāo)樣和試樣的熒光強(qiáng)度，比較。2023/2/333例、還原態(tài)的NADH（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸還原型或輔酶I還原型）是一種具有高熒光的重要的輔酵素。它在340nm有最大吸收，在465nm有最大發(fā)射。由標(biāo)準(zhǔn)NADH溶液得到下列熒光強(qiáng)度數(shù)據(jù)：濃度NADH,μM相對(duì)強(qiáng)度濃度NADH,μM相對(duì)強(qiáng)度0.10013.00.50059.70.20024.60.60071.20.30037.90.70083.50.40049.00.80095.12023/2/334請(qǐng)建立一個(gè)校正曲線(xiàn)，并用以估計(jì)某未知溶液中的NADH濃度，此溶液的熒光相對(duì)強(qiáng)度為42.3。解：以熒光相對(duì)強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，以NADH之濃度為橫坐標(biāo)，標(biāo)出以上八個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，以直線(xiàn)相連，即可得到校正曲線(xiàn)如下：2023/2/335相對(duì)熒光強(qiáng)度NADH濃度/μM2023/2/336該曲線(xiàn)的回歸方程為：Y=1.76071+116.64286X(r=0.99978)將未知溶液的相對(duì)強(qiáng)度標(biāo)于校正曲線(xiàn)上，可得其對(duì)應(yīng)濃度為0.34μM?；虼牖貧w方程：2023/2/3373.熒光分析法的應(yīng)用(1)無(wú)機(jī)化合物的分析與有機(jī)試劑形成配合物后測(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；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)生物與有機(jī)化合物的分析見(jiàn)表2023/2/3382023/2/3392023/2/340三、磷光分析法的應(yīng)用1.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)）；見(jiàn)表2.農(nóng)藥、生物堿、植物生長(zhǎng)激素的分析煙堿、降煙堿、新煙堿、2，4-D（一種植物生長(zhǎng)激素）、萘乙酸等分析檢測(cè)限0.01g/cm-3

3.藥物分析和臨床分析見(jiàn)表2023/2/3412023/2/342重原子效應(yīng)：I、Br、Pb等稱(chēng)為重原子。在重原子中，能級(jí)之間的交叉現(xiàn)象比較嚴(yán)重，因此容易發(fā)生自旋軌道的相互作用，增加由單重態(tài)轉(zhuǎn)化為三重態(tài)的速度，即加快了系間跨越的速度。這就是鹵素取代基隨原子序數(shù)增加而熒光下降的原因。不難理解，由于重原子效應(yīng)增加系間跨越的速度，使熒光減弱，磷光則相應(yīng)增強(qiáng)。2023/2/3432023/2/344一、基本原理principle

二、化學(xué)發(fā)光分析的特點(diǎn)characteristics三裝置與技術(shù)instrumentandtechnology第三節(jié)

化學(xué)發(fā)光分析法chemiluminescence

analysis2023/2/345一、基本原理principle1.化學(xué)發(fā)光反應(yīng)化學(xué)發(fā)光不是由光、熱、電能所產(chǎn)生的光輻射。在化學(xué)反應(yīng)過(guò)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(zhǎng)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(jiàn)光區(qū)；（3）發(fā)光持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，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(chóng)、海洋發(fā)光生物)中，稱(chēng)生物發(fā)光(bioluminescence)。2023/2/3462.化學(xué)發(fā)光效率激發(fā)態(tài)產(chǎn)物分子的化學(xué)效率：激發(fā)態(tài)分子的發(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；2023/2/3473.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(xiàn)性；（2）在一定條件下，曲線(xiàn)下面積為發(fā)光總強(qiáng)度(S)，其與被測(cè)物濃度成線(xiàn)性：2023/2/3484.化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的類(lèi)型（1）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/cm-3；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(zhǎng)：200nm；靈敏度1ng/cm-3；2023/2/349

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/cm-3；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/cm-3；氧原子與NO的發(fā)光反應(yīng)：2023/2/350c.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(zhǎng)：435nm；對(duì)O3的特效反應(yīng)；線(xiàn)性響應(yīng)范圍1ng/cm-3～1g/cm-3；2023/2/351（2）火焰中的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)在富氫火焰中，也存在著很強(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(zhǎng)：690nm；

在富氫火焰中：

NO2+2H→NO+H2O該反應(yīng)十分迅速；可用于測(cè)定空氣中NOx的總量。2023/2/352b.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(zhǎng)：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。2023/2/353（3）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(guò)程：該發(fā)光反應(yīng)速度慢，某些金屬離子可催化反應(yīng),使發(fā)出的光大大增強(qiáng)；利用這一現(xiàn)象可測(cè)定這些金屬離子。如Co(II)、Cu(II)、Ni(II)、Au(III)、Os(III、IV、V)等。2023/2/3545.化學(xué)與生物發(fā)光分析的應(yīng)用（1）魯米諾發(fā)光。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)象可間接測(cè)定這些金屬離子?？蓽y(cè)痕量的Cu2+、Mn2+、Co2+、V4+、Fe2+、Fe3+、Ni2+、Ag+、Au3+、Hg2+等（2）可檢測(cè)低至10-9mol/L的H2O2；（3）間接測(cè)定某些生物試樣

氨基酸+O2

酮酸+NH3+H2O2氨基酸氧化酶葡萄糖+O2+H2O葡萄糖酸+H2O2通過(guò)測(cè)定生成的H2O2，確定氨基酸、葡萄糖含量。葡萄糖氧化酶2023/2/355

草酸二酯(能量提供體)+高濃度雙氧