分子發(fā)光分析法修改.ppt

1、2020/7/31，第8章分子發(fā)光分析，1。分子熒光分析，2。分子磷光分析，3?；瘜W(xué)發(fā)光分析，MLS，2020/7/31，第7章分子發(fā)光分析，2020/7/31，第7章2020/7/31，第7章分子發(fā)光分析，1。分子熒光和磷光的產(chǎn)生過程，2。激發(fā)光譜和熒光光譜，4。影響熒光強(qiáng)度的因素，第1節(jié)分子熒光和磷光，2020/7/31，基態(tài)分子吸收能量(電能、熱能、化學(xué)能或光能等)。)，電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。M能量M* M熱量M h分子吸收光能并被激發(fā)，躍遷到振動(dòng)能級的三重態(tài)或單重態(tài)，并返回到基態(tài)發(fā)射的電磁輻射，這叫做熒光和磷光。熒光和磷光屬于光致發(fā)光。1.熒光和磷光的產(chǎn)生過程，2020年7月31日。

2、1.根據(jù)分子結(jié)構(gòu)理論討論了熒光和磷光的產(chǎn)生機(jī)理。1.分子能級和躍遷分子發(fā)光屬于分子發(fā)射光譜的范疇，發(fā)光過程涉及分子中電子能級的躍遷?；鶓B(tài)(S0)和激發(fā)態(tài)(S1，S2，):吸收特定頻率的輻射；量化；過渡到位一次；激發(fā)態(tài)基態(tài)：有很多方法和手段，其中最快的方法和最短的激發(fā)態(tài)壽命占主導(dǎo)地位。第一、第二和電子激發(fā)的單重態(tài)S1和S2；第一、第二和電子激發(fā)的三重態(tài)T1和T2。2020/7/31，2。電子激發(fā)態(tài)的多重性：M=2S 1 S是電子自旋量子數(shù)(0或1)的代數(shù)和。平行自旋比成對自旋更穩(wěn)定(亨特法則)，所以在相同的激發(fā)態(tài)，三重態(tài)能級低于相應(yīng)的單重態(tài)能級。大多數(shù)有機(jī)分子的基態(tài)都是單線態(tài)。S0T1，禁止轉(zhuǎn)換

3、；通過其他渠道(部門間交叉)；進(jìn)入的機(jī)會很小。2020/7/31，外部轉(zhuǎn)換減弱或“淬滅”熒光或磷光。2020/7/31，3。激發(fā)態(tài)基態(tài)的能量轉(zhuǎn)移途徑。處于激發(fā)態(tài)的電子處于不穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)它們回到基態(tài)時(shí)，它們通過輻射躍遷(發(fā)光)和非輻射躍遷(發(fā)熱)失去能量。激發(fā)態(tài)停留時(shí)間短、返回速度快的方式有較高的發(fā)生概率和較高的發(fā)光強(qiáng)度；熒光：10-710 -9 s，第一激發(fā)態(tài)單重態(tài)的最低振動(dòng)能級基態(tài)；磷光：10-410秒，第一激發(fā)態(tài)三重態(tài)最低振動(dòng)能級的基態(tài)。2020/7/31，輻射能量轉(zhuǎn)移過程，熒光發(fā)射：單重態(tài)基態(tài)的最低振動(dòng)能級被第一電子激發(fā)(這是S1 S0躍遷)，并發(fā)射波長為2的熒光；發(fā)射時(shí)間約為10-71

4、0-9秒。熒光發(fā)射的能量小于分子吸收的能量，波長較長。磷光發(fā)射：由第一個(gè)電子激發(fā)的三重態(tài)的最低振動(dòng)能級(T1 S0躍遷)。發(fā)光速度非常慢：10-4100秒。燈熄滅后，可以持續(xù)一段時(shí)間。電子從S0進(jìn)入T1的可能過程：(S0 T1禁止躍遷)S0激發(fā)態(tài)的振動(dòng)弛豫與內(nèi)部轉(zhuǎn)換系統(tǒng)之間的振動(dòng)弛豫T1交叉，2020/7/31；2.熒光(磷光)激發(fā)光譜和發(fā)射光譜；1.激發(fā)光譜具有固定的發(fā)射波長(選擇最大發(fā)射波長)并掃描激發(fā)波長，可以得到化合物發(fā)射的熒光(磷光)強(qiáng)度與激發(fā)波長之間的關(guān)系曲線。熒光和磷光都屬于光致發(fā)光，涉及兩種輻射，即光吸收和光發(fā)射，因此它們都有兩個(gè)特征光譜，即激發(fā)光譜和發(fā)射光譜。通過激發(fā)光譜，選

5、擇最佳激發(fā)波長以發(fā)射具有最大熒光(磷光)強(qiáng)度的激發(fā)光波長，這通常表示為ex。2020/7/31，2。熒光(或磷光)強(qiáng)度和發(fā)射波長之間的關(guān)系可以通過固定激發(fā)波長(選擇最大激發(fā)波長)和掃描發(fā)射波長來獲得。通過發(fā)射光譜選擇最佳發(fā)射波長原因：激發(fā)態(tài)分子是內(nèi)部轉(zhuǎn)移的振動(dòng)弛豫和非輻射躍遷引起位移的主要原因；當(dāng)發(fā)出熒光時(shí)，分子基態(tài)的不同振動(dòng)能級也松弛到最低振動(dòng)能級，這也導(dǎo)致能量損失。外部轉(zhuǎn)換。2020/7/31，3。熒光光譜的基本特征。發(fā)射光譜的形狀與激發(fā)波長無關(guān)。電子躍遷到不同的激發(fā)態(tài)能級，吸收不同波長的能量(如能級圖2和1)，并產(chǎn)生不同的吸收帶，但它們都返回到第一激發(fā)態(tài)的最低振動(dòng)能級，然后躍遷回到基態(tài)的

6、每個(gè)振動(dòng)能級，產(chǎn)生具有特定波長的熒光(如2)。熒光發(fā)射光譜是吸收光譜的鏡像。通常，熒光發(fā)射光譜與其吸收光譜(與激發(fā)光譜形狀相同)是鏡像。這可以用熒光發(fā)射光譜和吸收光譜的起源來解釋。2020/7/31，鏡像規(guī)則出現(xiàn)的原因：(b)基態(tài)振動(dòng)能級的分布與第一激發(fā)態(tài)相似。(a)激發(fā)光譜(吸收光譜)的形狀表示分子的第一激發(fā)態(tài)的振動(dòng)能級結(jié)構(gòu)，而熒光光譜(發(fā)射光譜)表示分子基態(tài)的振動(dòng)能級結(jié)構(gòu)。2020/7/31，鏡像規(guī)則的原因如下：(c)根據(jù)弗蘭克-康登原理，在電子躍遷過程中，原子核的相對位置不變(近似)。如果吸收光譜中某一振動(dòng)帶的躍遷幾率最大，則相反的躍遷幾率在熒光發(fā)射光譜中也應(yīng)該最大(表示峰到峰，低峰到低

7、峰)，這意味著出現(xiàn)了非鏡像對稱的峰。基于上述原因，熒光發(fā)射光譜和吸收光譜呈現(xiàn)鏡面對稱。2020/7/31、200、250、300、350、400、450、500蒽的熒光激發(fā)光譜、熒光發(fā)射光譜、激發(fā)光譜和熒光光譜(2)它具有一定的熒光量子產(chǎn)率。熒光量子產(chǎn)率():測量熒光物質(zhì)的發(fā)光能力。它代表受激分子發(fā)出的熒光(或磷光)的比率，或2020/7/31。熒光量子產(chǎn)率與每個(gè)激發(fā)態(tài)能量釋放過程的速率常數(shù)有關(guān)，可以用每個(gè)過程的速率常數(shù)來表示：熒光發(fā)射過程的速率常數(shù)取決于分子結(jié)構(gòu)。各種非輻射躍遷過程的速率常數(shù)之和。它取決于分子所處的化學(xué)環(huán)境，也與化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。磷光的量子產(chǎn)率與熒光的量子產(chǎn)率相似。2020/7/

8、31，2?；衔锏慕Y(jié)構(gòu)和熒光，(1)躍遷型：大多數(shù)能發(fā)熒光的化合物都是由*或n*躍遷激發(fā)，然后經(jīng)歷非輻射躍遷如振動(dòng)弛豫，然后躍遷產(chǎn)生熒光。其中，*躍遷類型是產(chǎn)生熒光最重要的躍遷類型。(2)共軛效應(yīng)：一種產(chǎn)生熒光(或磷光)的物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的分子含有共軛雙鍵。共軛體系越大，電子離域越大，越容易被激發(fā)，越容易產(chǎn)生熒光，熒光光譜向長波長移動(dòng)。大多數(shù)熒光物質(zhì)都有芳香環(huán)或雜環(huán)。芳環(huán)越大，熒光(或磷光)峰向長波長移動(dòng)越多，熒光強(qiáng)度通常越強(qiáng)。2020/7/31，多種線性多環(huán)芳烴的熒光，2020/7/31，(3)剛性平面結(jié)構(gòu)：剛性平面結(jié)構(gòu)可以減少分子振動(dòng)、與溶劑的相互作用和外部能量損失，因此具有很強(qiáng)的熒光性

9、。例如，熒光素和酚酞有相似的結(jié)構(gòu)，熒光素有強(qiáng)烈的熒光，但酚酞沒有。2020/7/31，(4)取代基效應(yīng)(實(shí)驗(yàn)總結(jié)和推測):取代基性質(zhì)(尤其是發(fā)色基團(tuán))對磷光體的熒光特性和強(qiáng)度有很大影響。給電子取代基增強(qiáng)熒光給電子基團(tuán)包括-NH2、-NHR、-NR2、-OH、-OR、-CN等。s的影響取代基位置對芳烴熒光的影響如下：鄰位取代基和對位取代基增強(qiáng)熒光，間位取代基通常抑制熒光。取代基的空間位阻對熒光也有明顯的影響。2020/7/31，重原子效應(yīng)：重原子被磷光體取代后，熒光減弱，而磷光趨于相應(yīng)增強(qiáng)。芳香烴的這種效應(yīng)被稱為“重原子效應(yīng)”。重原子取代通常指鹵素(氯、溴和碘)原子取代。由于重原子中能級間的嚴(yán)重

10、交叉現(xiàn)象，磷光體中的電子自旋軌道耦合增強(qiáng)，系統(tǒng)間躍遷顯著增加，導(dǎo)致熒光強(qiáng)度降低，磷光強(qiáng)度增加。2020/7/31，4。影響熒光強(qiáng)度的因素，外部因素1。溶劑的影響除了一般的溶劑效應(yīng)，溶劑的極性、氫鍵和配位鍵的形成也會改變化合物的熒光；2.溫度的影響熒光強(qiáng)度對溫度的變化很敏感。隨著溫度的升高，外部轉(zhuǎn)化失活的可能性增加。低溫?zé)晒夥治鍪艿街匾暋晒獍l(fā)射*躍遷的主要電子躍遷類型，隨著溶劑極性的增加，熒光光譜紅移，熒光增強(qiáng)。鄰-聯(lián)苯中鄰菲羅啉在不同溫度下的熒光光譜，2020/7/31，3。溶液的酸堿度對酸堿化合物和溶液的酸堿度有很大的影響，需要嚴(yán)格控制。2020年7月31日，4。內(nèi)部過濾和自吸收現(xiàn)象，自吸

11、收現(xiàn)象：化合物熒光發(fā)射光譜的短波長端與吸收光譜的長波長端重疊，導(dǎo)致自吸收；例如蒽化合物。內(nèi)濾功能：溶液中含有能吸收熒光物質(zhì)發(fā)出的熒光的成分，如色胺酸中的重鉻酸鉀；2020/7/31，5。熒光淬滅，熒光分子與溶劑分子或其他分子之間的相互作用使熒光強(qiáng)度降低或消失。(1)碰撞猝滅碰撞猝滅是熒光猝滅的主要類型之一。激發(fā)的單線態(tài)熒光分子、淬滅劑分子、2020/7/31，并且產(chǎn)生的化合物的淬滅也稱為靜態(tài)淬滅，這意味著基態(tài)熒光物質(zhì)與淬滅劑反應(yīng)產(chǎn)生非熒光化合物，這導(dǎo)致熒光淬滅。(2)產(chǎn)生的化合物、基態(tài)熒光物質(zhì)、淬滅劑的淬滅，(3)氧的淬滅，O2可以說是熒光和磷光的最常見的淬滅劑。氧對溶液熒光的猝滅作用的原因是

12、復(fù)雜的，沒有完全確定的說法，其中可能包含許多機(jī)理。2020/7/31，4。熒光物質(zhì)的自猝滅，當(dāng)熒光物質(zhì)的濃度較大時(shí)，熒光強(qiáng)度會降低，并且熒光強(qiáng)度與濃度之間沒有線性關(guān)系，這稱為熒光物質(zhì)的自猝滅。自猝滅可能有幾個(gè)原因：(1)熒光分子之間的碰撞能量損失；(2)熒光物質(zhì)的自吸收；(3)熒光分子的結(jié)合。2020/7/31，第5章分子發(fā)光分析，1。儀器和結(jié)構(gòu)流程2。熒光分析和應(yīng)用3。磷光分析的應(yīng)用，第2節(jié)分子熒光和磷光分析，2020/7/31，卡里日蝕熒光分光光度計(jì)熒光，磷光化學(xué)/生物發(fā)光美國瓦里安科技中國有限公司，2020/7/31，1特殊點(diǎn)：有兩個(gè)單色儀，光源和檢測器通常成直角。2020/7/31、光

13、源、氙燈、激發(fā)單色儀、樣品池、光電倍增管、數(shù)據(jù)處理儀器控制、發(fā)射單色儀、1。熒光光度計(jì)儀器光路圖，2020/7/31，光源：氙燈和高壓汞燈，染料激光器(可見紫外區(qū))，氙燈：是熒光光譜儀中應(yīng)用最廣泛的光源之一。它是一種短弧氣體放電燈，具有高光強(qiáng)和200800納米范圍內(nèi)連續(xù)光源的特點(diǎn)。染料激光器：是一種新型熒光激發(fā)光源。2020/7/31，I0，It，IF，p，檢測器：光電倍增管均為mos單色儀：熒光分析儀中使用最廣泛的單色儀是雙光柵光柵單色儀，第一個(gè)是選擇激發(fā)光波長的激發(fā)單色儀，第二個(gè)是選擇熒光發(fā)射波長的發(fā)射單色儀。在低級熒光計(jì)中，濾光器用作單色儀。2020/7/31，2。定量依據(jù)和方法：(1)

14、定量依據(jù)：熒光強(qiáng)度if與吸收光強(qiáng)度Ia和熒光量子效率成正比，由朗伯-比爾定律得出：熒光強(qiáng)度If:2020/7/31，對于稀溶液，當(dāng)bC 0.05(磷光bC 0.01):If -熒光強(qiáng)度i0-入射光強(qiáng)度f -熒光量子產(chǎn)率b-吸收光路-摩爾吸收系數(shù)C -物質(zhì)濃度，Ip -磷光強(qiáng)度i0-入射光強(qiáng)度p -磷光量子產(chǎn)率b-吸收光路-摩爾吸收系數(shù)C-物質(zhì)濃度(2) 標(biāo)準(zhǔn)曲線法：直接熒光標(biāo)準(zhǔn)曲線法、熒光消光工作曲線法、比較法：在線性范圍內(nèi)，測量并比較標(biāo)準(zhǔn)樣品和樣品的熒光強(qiáng)度。2020/7/31，3。熒光分析的應(yīng)用(1)無機(jī)化合物的熒光分析包括直接熒光法、熒光猝滅法、間接熒光法和催化熒光法。(a)通過直接熒光

15、方法由待檢測元素和有機(jī)試劑組成的熒光復(fù)合物，并且可以通過檢測復(fù)合物的熒光強(qiáng)度來確定元素的含量。(二)熒光猝滅法雖然有些元素不與有機(jī)試劑形成熒光絡(luò)合物，但它們可以取代其他熒光絡(luò)合物中的金屬離子或有機(jī)試劑，形成更穩(wěn)定的非熒光絡(luò)合物或不溶性化合物，導(dǎo)致溶液的熒光強(qiáng)度降低。這種元素的含量可以由熒光強(qiáng)度降低的強(qiáng)度來確定。2020/7/31，(2)具有熒光特性的有機(jī)化合物和生物有機(jī)化合物，以及生物和藥物化合物可以通過背光熒光分析直接測量。目前，研究的重點(diǎn)是：激光誘導(dǎo)熒光研究溶液中單分子行為；以熒光分子為探針的DNA研究。間接熒光分析法間接熒光分析法常用于分析某些陰離子，如氟-、氯化萘-等。它能從一些非熒光金屬有機(jī)配合物中捕獲金屬離子并釋放熒光配體，從而測定這些陰離子的含量。2020/7/31，磷光分光光度計(jì)，光學(xué)系統(tǒng)與熒光分光光度計(jì)之間的區(qū)別，樣品池與熒光分光光度計(jì)之間的區(qū)別，含液氮的應(yīng)時(shí)杜瓦瓶。利用熒光和磷光發(fā)射壽命的差異，低溫磷光或固體磷光由于其更長的平均壽命和更大的沖擊去激發(fā)而經(jīng)常被使用。2020/7/31，第二，磷光分析的應(yīng)用，1。稠環(huán)芳烴的分析采用固體表面室溫磷光分析，快速