分析化學(xué)第五版下冊-第8章分子發(fā)光分析法

1、第第8章章 分子發(fā)光分析法分子發(fā)光分析法8.1 概論概論8.1.1 分子發(fā)光分析法及其分類某些物質(zhì)的分子吸收一定能量后，電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，以光輻射的形式從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)，這種現(xiàn)象稱為分子發(fā)光，在此基礎(chǔ)上建立起來的分析方法為分子發(fā)光分析法較高激發(fā)態(tài)較高激發(fā)態(tài)基基 態(tài)態(tài)吸收能吸收能量受激量受激光輻射光輻射退激退激分子在退激過程中以光輻射形式釋放能量分子在退激過程中以光輻射形式釋放能量8.1.2 分子分析法的特點(diǎn)分子分析法的特點(diǎn)1. 靈敏度高熒光強(qiáng)度隨激發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)而增強(qiáng)靈敏度熒光分析法比分光光度法高23個數(shù)量級2. 選擇性好選擇不同的激發(fā)光波長選擇不同的檢測熒光波長3. 實(shí)驗(yàn)方法簡單4. 待

2、測樣品用量少；儀器價格適中；測定范圍較廣 8.2 分析熒光與磷光光譜分析法分析熒光與磷光光譜分析法8.2.1基本原理基本原理8.2.1.1 熒光、磷光產(chǎn)生的機(jī)理熒光、磷光產(chǎn)生的機(jī)理 基態(tài)分子吸收能量基態(tài)分子吸收能量( (電能、熱能、化學(xué)能或光能等電能、熱能、化學(xué)能或光能等) ) ，電，電子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，當(dāng)電子由激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，當(dāng)電子由激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時發(fā)射電發(fā)射電磁輻射磁輻射(即光即光)的形式釋放能量，就稱為的形式釋放能量，就稱為“發(fā)光發(fā)光”。 M + + 能量能量 M* M + + 熱量熱量 M + + h 分子吸收了光能而被激發(fā)，躍遷至振動能級的三重態(tài)或分子吸收了

3、光能而被激發(fā)，躍遷至振動能級的三重態(tài)或單重態(tài)，回到基態(tài)所發(fā)射的電磁輻射，稱為熒光和磷光。單重態(tài)，回到基態(tài)所發(fā)射的電磁輻射，稱為熒光和磷光。 M + h M* M + h 熒光和磷光屬于光致發(fā)光。熒光和磷光屬于光致發(fā)光。1、熒光、熒光、磷光的產(chǎn)生磷光的產(chǎn)生 依據(jù)分子結(jié)構(gòu)理論討論熒光及磷光的產(chǎn)生機(jī)理。依據(jù)分子結(jié)構(gòu)理論討論熒光及磷光的產(chǎn)生機(jī)理。1. 1. 分子能級與躍遷分子能級與躍遷 分子發(fā)光屬于分子發(fā)射光譜的范疇，光發(fā)射過程涉及分子分子發(fā)光屬于分子發(fā)射光譜的范疇，光發(fā)射過程涉及分子內(nèi)部電子能級的躍遷內(nèi)部電子能級的躍遷。 基態(tài)基態(tài)(S0)激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)(S1、S2 .) )：吸收特定頻率的輻射；量：吸

4、收特定頻率的輻射；量子化；躍遷一次到位；子化；躍遷一次到位； 激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)基態(tài)：多種途徑和方式基態(tài)：多種途徑和方式, , 速度最快、激發(fā)態(tài)壽命速度最快、激發(fā)態(tài)壽命最短的途徑占優(yōu)勢最短的途徑占優(yōu)勢。 第一、第二、第一、第二、電子激發(fā)單重態(tài)電子激發(fā)單重態(tài) S1 、S2 ； 第一、第二、第一、第二、電子激發(fā)三重態(tài)電子激發(fā)三重態(tài) T1 、 T2 。2.2.電子激發(fā)態(tài)的多重度電子激發(fā)態(tài)的多重度 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)和為電子自旋量子數(shù)的代數(shù)和( (0或或1) )。 平行自旋比成對自旋穩(wěn)定（洪特規(guī)則），因此，在同一激平行自旋比成對自旋穩(wěn)定（洪特規(guī)則）

5、，因此，在同一激發(fā)態(tài)中，三重態(tài)能級比相應(yīng)單重態(tài)能級低發(fā)態(tài)中，三重態(tài)能級比相應(yīng)單重態(tài)能級低。 大多數(shù)有機(jī)分子的基態(tài)處于單重態(tài)大多數(shù)有機(jī)分子的基態(tài)處于單重態(tài)。 S0T1 禁阻躍遷；禁阻躍遷；通過其他途徑通過其他途徑(系間跨系間跨越越)；進(jìn)入的幾率??；進(jìn)入的幾率小。 S2S1S0T1吸吸收收發(fā)發(fā)射射熒熒光光發(fā)發(fā)射射磷磷光光系間跨越內(nèi)轉(zhuǎn)換振動弛豫能量l l 2l l 1l l 3 外轉(zhuǎn)換l l 2T2內(nèi)轉(zhuǎn)換振動弛豫外轉(zhuǎn)換使熒光或磷光減弱或外轉(zhuǎn)換使熒光或磷光減弱或“猝滅猝滅”。3.3.激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)基態(tài)的能量傳遞途徑基態(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，通過輻射電子處于激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定

6、狀態(tài)，返回基態(tài)時，通過輻射躍遷躍遷( (發(fā)光發(fā)光) )和無輻射躍遷和無輻射躍遷( (熱熱) )等方式失去能量等方式失去能量。傳遞途徑傳遞途徑輻射躍遷輻射躍遷熒光熒光磷光磷光內(nèi)轉(zhuǎn)移內(nèi)轉(zhuǎn)移外轉(zhuǎn)移外轉(zhuǎn)移系間跨越系間跨越振動弛豫振動弛豫無輻射躍遷無輻射躍遷 激發(fā)態(tài)停留時間短、返回速度快的途徑，發(fā)生的幾率大，激發(fā)態(tài)停留時間短、返回速度快的途徑，發(fā)生的幾率大，發(fā)光強(qiáng)度相對大；發(fā)光強(qiáng)度相對大；熒光：熒光：10-710 -9 s, 第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動能級第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動能級基態(tài)；基態(tài)；磷光：磷光：10-410s, 第一激發(fā)三重態(tài)的最低振動能級第一激發(fā)三重態(tài)的最低振動能級基態(tài)基態(tài)。延遲熒光延遲熒光

7、輻射能量傳遞過程輻射能量傳遞過程熒光發(fā)射：電子由熒光發(fā)射：電子由第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動能級第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動能級基態(tài)各基態(tài)各振動能級振動能級( (為為 S1 S0躍遷躍遷) )，發(fā)射波長為，發(fā)射波長為 l l 2的熒光；發(fā)射時的熒光；發(fā)射時間約為間約為10-710 -9 s 。 發(fā)射熒光的能量比分子吸收的能量小發(fā)射熒光的能量比分子吸收的能量小, ,波長長波長長。 磷光發(fā)射磷光發(fā)射：電子由電子由第一激發(fā)三重態(tài)的最低振動能級第一激發(fā)三重態(tài)的最低振動能級基態(tài)基態(tài)各各振動能級振動能級(T1 S0躍遷躍遷) 。 發(fā)光速度很慢：發(fā)光速度很慢： 10-4100 s 。 光照停止后，可持續(xù)一段時間。光

8、照停止后，可持續(xù)一段時間。 電子由電子由S0進(jìn)入進(jìn)入T1的可能過程：（的可能過程：（ S0 T1禁阻躍遷）禁阻躍遷） S0 激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)振動弛豫振動弛豫內(nèi)轉(zhuǎn)換內(nèi)轉(zhuǎn)換系間跨越系間跨越振動弛豫振動弛豫 T1 2.熒光、磷光的壽命和量子產(chǎn)率熒光壽命（ ）指的是熒光分子處于 激發(fā)態(tài)的平均壽命，可用下式表示：f1S)/(1Kkff式中 表示熒光分子發(fā)射過程的速度常數(shù)， 代表各種分子內(nèi)的非輻射衰變過程的速度常數(shù)的總和。fkK（一）熒光效率 熒光強(qiáng)度常用熒光量子效率f 來描述 熒光量子效率 f =發(fā)熒光的分子數(shù)發(fā)熒光的分子數(shù)激發(fā)態(tài)分子總數(shù)激發(fā)態(tài)分子總數(shù))/(KkkfffKf 為熒光發(fā)射過程的速率常數(shù)為熒光發(fā)

9、射過程的速率常數(shù)取決于物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)。取決于物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)。K為非輻射躍遷的速率常數(shù)之和為非輻射躍遷的速率常數(shù)之和主要取決于化學(xué)環(huán)境，主要取決于化學(xué)環(huán)境，也與化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。也與化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。分析上有應(yīng)用價值的熒光化合物的熒光效率在分析上有應(yīng)用價值的熒光化合物的熒光效率在0.11之間。之間。磷光的量子產(chǎn)率磷光的量子產(chǎn)率p與熒光量子產(chǎn)率與熒光量子產(chǎn)率p相似。相似。 jppSTPKKK8.2.1.2 熒光磷光與有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的關(guān)系物質(zhì)只有吸收了紫外可見光，發(fā)生 *,n *躍遷，產(chǎn)生熒光 *與n *躍遷相比，摩爾吸收系數(shù)大102103，壽命短 *躍遷常產(chǎn)生較強(qiáng)的熒光， n *躍遷產(chǎn)生的熒光弱，但可產(chǎn)生

10、系間竄躍，產(chǎn)生更強(qiáng)的磷光1. 共軛 鍵系統(tǒng) 具有共軛體系的芳環(huán)或雜環(huán)化合物， 電子共軛程度越大，越易產(chǎn)生熒光; 環(huán)越多，共軛程度越大，產(chǎn)生熒光波長越長，發(fā)射的熒光強(qiáng)度越強(qiáng) 0.11 205 278 0.29 286 3100.46 365 400苯苯萘萘蒽蒽 350菲菲線狀環(huán)結(jié)構(gòu)比非線狀線狀環(huán)結(jié)構(gòu)比非線狀結(jié)構(gòu)的熒光波長長結(jié)構(gòu)的熒光波長長2. 剛性平面結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定的平面結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)熒光的分子多數(shù)有剛性平面結(jié)構(gòu)ocoo-oo-coo-oo-熒光素：氧橋把兩熒光素：氧橋把兩個環(huán)固定在一個平個環(huán)固定在一個平面上，具有平面結(jié)面上，具有平面結(jié)構(gòu)，強(qiáng)熒光物質(zhì)構(gòu)，強(qiáng)熒光物質(zhì)酚酞：無氧橋把兩酚酞：無氧橋把兩個環(huán)固定

11、，不能很個環(huán)固定，不能很好的共平面，為非好的共平面，為非熒光物質(zhì)熒光物質(zhì)（4 4）取代基效應(yīng)（）取代基效應(yīng)（實(shí)驗(yàn)總結(jié)和推測）實(shí)驗(yàn)總結(jié)和推測）： 取代基的性質(zhì)取代基的性質(zhì)(尤其是生色基團(tuán)尤其是生色基團(tuán))對熒光體的熒光特性和強(qiáng)對熒光體的熒光特性和強(qiáng)度均有強(qiáng)烈的影響。度均有強(qiáng)烈的影響。 給電子取代基使熒光加強(qiáng)給電子取代基使熒光加強(qiáng)供電子基團(tuán)的有供電子基團(tuán)的有-NH2，-NHR，-NR2，-OH，-OR，-CN等。等。取代基的影響主要有以下幾個方面：取代基的影響主要有以下幾個方面： 吸電子基團(tuán)使熒光減弱而磷光增強(qiáng)吸電子基團(tuán)使熒光減弱而磷光增強(qiáng)屬于這類基團(tuán)的為吸電子基團(tuán)：如羰基屬于這類基團(tuán)的為吸電子基團(tuán)

12、：如羰基(-COOH，-CHO)，硝基硝基(NO2)及重氮基等。及重氮基等。 取代基位置的影響取代基位置的影響 取代基位置對芳烴熒光的影響通常為：鄰位，對位取代取代基位置對芳烴熒光的影響通常為：鄰位，對位取代者增強(qiáng)熒光，間位取代者通常抑制熒光。取代基的空間阻礙者增強(qiáng)熒光，間位取代者通常抑制熒光。取代基的空間阻礙對熒光也有明顯的影響。對熒光也有明顯的影響。 5. 最低電子激發(fā)單重態(tài)的性質(zhì)最低電子激發(fā)單重態(tài)的性質(zhì)含N、O、S雜原子的不飽和有機(jī)物，如喹啉和芳酮類物質(zhì)都含有未鍵合的孤對n電子，電子躍遷多為n * ，系間竄躍強(qiáng)烈，熒光很弱或不發(fā)熒光。不含N、O、S雜原子的有機(jī)熒光體多發(fā)生 * 類型的躍遷

13、，摩爾吸收系數(shù)大，約為104，熒光強(qiáng)。8.2.1.3 影響分子發(fā)光的影響分子發(fā)光的環(huán)境環(huán)境因素因素 1. 溶劑的影響 同一熒光物質(zhì)在不同的溶劑中可能表現(xiàn)出不同的熒光性質(zhì) 一般來說，溶劑的極性增強(qiáng)，熒光波長長移，熒光強(qiáng)度增大2. 介質(zhì)的介質(zhì)的溫度溫度和黏度和黏度的影響的影響低溫下測定，提高靈低溫下測定，提高靈敏度敏度大多數(shù)熒光物質(zhì)都隨溶液溫度升高熒光效率下降，熒大多數(shù)熒光物質(zhì)都隨溶液溫度升高熒光效率下降，熒光強(qiáng)度減弱。光強(qiáng)度減弱。 溫度對磷光影響更大溫度對磷光影響更大介質(zhì)黏度的提高，有利于提高熒光或磷光的強(qiáng)度。介質(zhì)黏度的提高，有利于提高熒光或磷光的強(qiáng)度。 3. pH的影響的影響大多數(shù)含有酸性或堿

14、性基團(tuán)的芳香族化合物的熒光性質(zhì)受溶液pH的影響很大共軛酸堿對是具有不同熒光性質(zhì)的兩種型體，具有各自的熒光效率和熒光波長。6OHO-OHO-另外，表面活性劑也會影響熒光強(qiáng)度和特性另外，表面活性劑也會影響熒光強(qiáng)度和特性8.2.1.4 8.2.1.4 熒光熒光、磷光、磷光猝滅猝滅 熒光分子與溶劑分子或者其他分子之間存在相互作用，使熒光分子與溶劑分子或者其他分子之間存在相互作用，使得熒光強(qiáng)度降低或消失的現(xiàn)象。得熒光強(qiáng)度降低或消失的現(xiàn)象。（1 1）碰撞猝滅）碰撞猝滅碰撞猝滅是熒光猝滅的主要類型之一。碰撞猝滅是熒光猝滅的主要類型之一。*1MQMQ熱量激發(fā)單重態(tài)激發(fā)單重態(tài)的熒光分子的熒光分子 猝滅劑分子猝滅

15、劑分子 生成化合物的猝滅也稱為靜態(tài)猝滅，是指基態(tài)的熒光物生成化合物的猝滅也稱為靜態(tài)猝滅，是指基態(tài)的熒光物質(zhì)與猝滅劑反應(yīng)生成非熒光的化合物，導(dǎo)致熒光的猝滅。質(zhì)與猝滅劑反應(yīng)生成非熒光的化合物，導(dǎo)致熒光的猝滅。（2 2）生成化合物的猝滅）生成化合物的猝滅MQMQ基態(tài)的熒光物質(zhì)基態(tài)的熒光物質(zhì) 猝滅劑猝滅劑 （3 3）氧的猝滅）氧的猝滅 O2可以說是熒光和磷光的最普遍存在的猝滅劑。氧對可以說是熒光和磷光的最普遍存在的猝滅劑。氧對溶液熒光產(chǎn)生猝滅作用的原因比較復(fù)雜，還沒有一個完整的溶液熒光產(chǎn)生猝滅作用的原因比較復(fù)雜，還沒有一個完整的確定說法，可能包含著多種機(jī)理。確定說法，可能包含著多種機(jī)理。 （4 4）.

16、 . 熒光物質(zhì)的自吸猝滅熒光物質(zhì)的自吸猝滅 當(dāng)熒光物質(zhì)的濃度較大時，會使熒光強(qiáng)度降低，熒光強(qiáng)當(dāng)熒光物質(zhì)的濃度較大時，會使熒光強(qiáng)度降低，熒光強(qiáng)度與濃度不成線性關(guān)系，稱為熒光物質(zhì)的自猝滅。度與濃度不成線性關(guān)系，稱為熒光物質(zhì)的自猝滅。自猝滅可能有如下幾個原因：自猝滅可能有如下幾個原因：(1)(1) 熒光物質(zhì)分子之間的碰撞能量損失熒光物質(zhì)分子之間的碰撞能量損失; ;(2)(2) 熒光物質(zhì)的自吸收熒光物質(zhì)的自吸收; ;(3)(3) 熒光物質(zhì)分子的締合。熒光物質(zhì)分子的締合。 8.2.1.5 熒光激發(fā)光譜與發(fā)射光譜 熒光：光致發(fā)光，照射光波長如何選擇？熒光：光致發(fā)光，照射光波長如何選擇？1.1.熒光的激發(fā)光

17、譜曲線熒光的激發(fā)光譜曲線以不同波長的入射光激發(fā)熒光物質(zhì)，并在熒光最強(qiáng)處以不同波長的入射光激發(fā)熒光物質(zhì)，并在熒光最強(qiáng)處測量熒光強(qiáng)度，以激發(fā)波長為橫坐標(biāo)，熒光強(qiáng)度為縱測量熒光強(qiáng)度，以激發(fā)波長為橫坐標(biāo)，熒光強(qiáng)度為縱坐標(biāo)繪制的關(guān)系曲線。與吸收光譜曲線形狀相同。坐標(biāo)繪制的關(guān)系曲線。與吸收光譜曲線形狀相同。 2.熒光發(fā)射光譜熒光發(fā)射光譜固定激發(fā)光波長固定激發(fā)光波長( (選最大激發(fā)波長選最大激發(fā)波長) )和強(qiáng)度，化合物發(fā)射和強(qiáng)度，化合物發(fā)射的熒光與發(fā)射光波長關(guān)系曲線。的熒光與發(fā)射光波長關(guān)系曲線。熒光激發(fā)光譜與發(fā)射光譜是測定時選擇激發(fā)波長和熒光熒光激發(fā)光譜與發(fā)射光譜是測定時選擇激發(fā)波長和熒光測量波長的依據(jù)，也

18、可用于鑒別物質(zhì)。測量波長的依據(jù)，也可用于鑒別物質(zhì)。200260320380440500560620熒光激發(fā)光譜熒光激發(fā)光譜熒光發(fā)射光譜熒光發(fā)射光譜磷光光譜磷光光譜室溫下菲的乙醇溶液熒（磷）光光譜室溫下菲的乙醇溶液熒（磷）光光譜3.激發(fā)光譜與發(fā)射光譜的關(guān)系 a.Stokes位移位移 激發(fā)光譜與發(fā)射光譜之間的波長差值激發(fā)光譜與發(fā)射光譜之間的波長差值。發(fā)射光譜的波發(fā)射光譜的波長比激發(fā)光譜的長，長比激發(fā)光譜的長，振動弛豫消耗了能量。振動弛豫消耗了能量。 b.發(fā)射光譜的形狀與激發(fā)波長無關(guān)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，吸收不同波長的能量，電子躍遷到不同激發(fā)態(tài)能級，吸收不同波長的能

19、量，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)的最低振動能級再躍遷回到基態(tài)，產(chǎn)生波長一定的熒光。動能級再躍遷回到基態(tài)，產(chǎn)生波長一定的熒光。 c. 鏡像規(guī)則鏡像規(guī)則 通常熒光發(fā)射光譜與它的激發(fā)光譜成鏡像對稱關(guān)系。通常熒光發(fā)射光譜與它的激發(fā)光譜成鏡像對稱關(guān)系。 8.2.1.6 熒光熒光（磷光）（磷光）強(qiáng)度與強(qiáng)度與溶液溶液濃度的關(guān)濃度的關(guān)系系用強(qiáng)度為I0的入射光，照射到液池內(nèi)的熒光物質(zhì)時，產(chǎn)生熒光，熒光強(qiáng)度If 用儀器測得，在熒光濃度很稀時，熒光物質(zhì)發(fā)射的熒光強(qiáng)度If 與濃度有下面的關(guān)系。熒光池?zé)晒獬責(zé)晒鉄晒鈴?qiáng)度強(qiáng)度檢測器檢測器IIA0lg將上式展開! 3)

20、3 . 2(! 2)3 . 2(3 . 2320AAAIIff! 3)3 . 2(! 2)3 . 2(3 . 2320AAAIIff當(dāng)A0.05時，方括號中其它各項(xiàng)與第一項(xiàng)相比可忽略不計(jì)，上式簡化 If = 2.3 f I0A =2.3 f I0 cL當(dāng)當(dāng)A0.05時，時，熒光強(qiáng)度與物質(zhì)濃度呈線性關(guān)系，If=Kc只有在濃度低時使用，熒光物質(zhì)測定的是微量或痕量組分，靈敏度高。濃度高時， If與c不呈線性關(guān)系，有時c增大， If反而降低。因?yàn)楣?中后面影響，有時發(fā)生熒光猝滅效應(yīng)。濃度效應(yīng)包括：1. 內(nèi)濾效應(yīng)2.發(fā)光分子形成基態(tài)或激發(fā)態(tài)的聚合物 3.發(fā)光的再吸收光源光源樣品池樣品池激發(fā)激發(fā)單色器單

21、色器檢測器檢測器數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理儀器控制儀器控制發(fā)射發(fā)射單色器單色器8.2.2 熒光、磷光分析儀器熒光、磷光分析儀器 8.2.2.1 8.2.2.1熒光分析儀器熒光分析儀器 測量熒光的儀器主要由四個部分組成：激發(fā)光源、樣品池、測量熒光的儀器主要由四個部分組成：激發(fā)光源、樣品池、雙單色器系統(tǒng)、檢測器。雙單色器系統(tǒng)、檢測器。 特殊點(diǎn)：有兩個單色器，光源與檢測器通常成直角。特殊點(diǎn)：有兩個單色器，光源與檢測器通常成直角。熒光光度計(jì)儀器光路圖熒光光度計(jì)儀器光路圖1. 1. 光源光源： 氙燈和高壓汞燈，染料激光器氙燈和高壓汞燈，染料激光器( (可見可見- -紫外區(qū)紫外區(qū)) )光源要求：光源要求：v發(fā)射強(qiáng)度

22、足夠且穩(wěn)定的連續(xù)光譜發(fā)射強(qiáng)度足夠且穩(wěn)定的連續(xù)光譜v光輻射強(qiáng)度隨波長的變化小光輻射強(qiáng)度隨波長的變化小v有足夠長的使用壽命有足夠長的使用壽命高壓汞燈高壓汞燈: : 是以汞蒸氣放電發(fā)光的光源，一般濾光片式的是以汞蒸氣放電發(fā)光的光源，一般濾光片式的熒光計(jì)多采用它為激發(fā)光源。熒光計(jì)多采用它為激發(fā)光源。氙燈氙燈: 是目前熒光分光分度計(jì)中應(yīng)用最廣泛的一種光源。它是目前熒光分光分度計(jì)中應(yīng)用最廣泛的一種光源。它是一種短弧氣體放電燈，具有光強(qiáng)度大，在是一種短弧氣體放電燈，具有光強(qiáng)度大，在200800nm 范范圍內(nèi)是連續(xù)光源的特點(diǎn)。圍內(nèi)是連續(xù)光源的特點(diǎn)。染料激光器染料激光器: 是一種新型的熒光激發(fā)光源。是一種新型的

23、熒光激發(fā)光源。 I0ItIF,p4. 檢測器：檢測器： 現(xiàn)在的熒光計(jì)多采用光電倍增管進(jìn)行檢測。現(xiàn)在的熒光計(jì)多采用光電倍增管進(jìn)行檢測。3. 樣品池：樣品池：熒光分光光度計(jì)熒光分光光度計(jì)的樣品池四面透光。的樣品池四面透光。2. 單色器單色器： 熒光分析儀中應(yīng)用最多的單色器為光柵單色器，光柵熒光分析儀中應(yīng)用最多的單色器為光柵單色器，光柵有兩塊，第一塊為激發(fā)單色器，用于選擇激發(fā)光的波長，有兩塊，第一塊為激發(fā)單色器，用于選擇激發(fā)光的波長，第二塊為發(fā)射單色器，用于選擇熒光發(fā)射波長。在比較低第二塊為發(fā)射單色器，用于選擇熒光發(fā)射波長。在比較低檔次的熒光計(jì)中，采用濾光片作為單色器。檔次的熒光計(jì)中，采用濾光片作為

24、單色器。 5.讀數(shù)裝置讀數(shù)裝置8.2.2.2 磷光分析儀器1 1、試樣、試樣池池 低溫磷光一般在液氮溫度下低溫磷光一般在液氮溫度下進(jìn)行，盛放試樣的試樣池需放置在盛液進(jìn)行，盛放試樣的試樣池需放置在盛液氮的杜瓦瓶內(nèi)。氮的杜瓦瓶內(nèi)。2 2、磷光鏡、磷光鏡 通常借助于熒光和磷光壽通常借助于熒光和磷光壽命的差別，采用磷光鏡的裝置命的差別，采用磷光鏡的裝置將熒光隔開。將熒光隔開。8.2.3 熒光的常規(guī)測定方法熒光的常規(guī)測定方法1. 直接測定法2.間接測定法（1）熒光衍生法（2）熒光猝滅法 （3）敏化熒光法3.多組分混合物的熒光分析8.2.4 磷光的測定方法磷光的測定方法8.2.4.1 低溫磷光分析8.2.

25、4.2 室溫磷光分析(RTP)（1）固體基質(zhì)表面室溫磷光分析(SS-RTP)（2）膠束穩(wěn)定的室溫磷光分析（MS-RTP）（3）敏化室溫磷光分析（S-RTP）8.2.5 熒光、磷光分析法的應(yīng)用熒光、磷光分析法的應(yīng)用熒光分析法具有靈敏度高、取樣量少等優(yōu)點(diǎn)1. 無機(jī)化合物的分析無機(jī)化合物中，能直接產(chǎn)生熒光并應(yīng)用于測定的為數(shù)不多，但與有機(jī)化合物生成發(fā)熒光的有機(jī)配合物后，進(jìn)行熒光分析的元素達(dá)70多種，其中較常采用熒光法測定的元素有：Be、Al、B、Ga、Se、Mg、Zn、Cd及某些稀土元素。2. 有機(jī)化合物的分析有機(jī)化合物的分析脂肪族有機(jī)化合物的分子結(jié)構(gòu)較為簡單，本身能發(fā)熒光的很少，一般需要與某些試劑反

26、應(yīng)后才能進(jìn)行熒光分析。芳香族化合物因具有共軛的不飽和體系，多數(shù)能發(fā)熒光；可直接用熒光法測定。對于具有致癌活性的多環(huán)芳烴熒光分析法是最主要的測定方法。為提高測定的靈敏度，有時也將芳香族化合物與適當(dāng)試劑反應(yīng)之后進(jìn)行測定。能產(chǎn)生磷光的物質(zhì)數(shù)量很少，磷光分析不及熒光分析普遍，但磷光分析法已在藥物分析、臨床及環(huán)境分析領(lǐng)域得到一定的應(yīng)用。低溫磷光分析已應(yīng)用在萘、蒽、菲、芘、苯并芘等多環(huán)芳烴及含O、S、N的雜環(huán)化合物分析。固體表面室溫磷光分析法已成為多環(huán)芳烴和雜環(huán)化合物的快速、靈敏的分析手段。8.3 化學(xué)發(fā)光分析法化學(xué)發(fā)光分析法8.3.1 概述化學(xué)發(fā)光是利用化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的光輻射現(xiàn)象所建立的分析方法?；瘜W(xué)發(fā)

27、光與熒光的主要區(qū)別：受激發(fā)時所需的能量來源不同 化學(xué)發(fā)光：需要化學(xué)反應(yīng)過程中所提供的化學(xué)能激發(fā)而發(fā)光 熒光：光源激發(fā)而發(fā)光化學(xué)發(fā)光分析具有以下特點(diǎn)化學(xué)發(fā)光分析具有以下特點(diǎn)靈敏度高例：用熒光素酶和三磷酸腺苷ATP的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，可測定低至210-17 molL-1 ATP線性范圍寬 一般有56個數(shù)量級儀器設(shè)備簡單，成本低廉分析速度快，易實(shí)現(xiàn)自動化局限性：可供發(fā)光用的試劑有限 發(fā)光機(jī)理有待進(jìn)一步研究8.3.2 基本原理基本原理（一）化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的基本條件發(fā)光反應(yīng)必須滿足以下條件1. 化學(xué)反應(yīng)必須產(chǎn)生足夠的化學(xué)能化學(xué)發(fā)光基于化學(xué)反應(yīng)提供足夠的能量 A + B C* +D 產(chǎn)物接受反應(yīng)能被激發(fā)在可見光

28、區(qū)觀察化學(xué)發(fā)光，需170300kJmol-1激發(fā)能。具有過氧化物中間產(chǎn)物的氧化還原反應(yīng)可滿足要求?；瘜W(xué)反應(yīng)多是在有O3、H2O2等參加的高能反應(yīng)中。2. 處于激發(fā)態(tài)分子能夠以輻射躍遷的方式返回基態(tài) C* C + h （二）化學(xué)發(fā)光效率和發(fā)光強(qiáng)度（二）化學(xué)發(fā)光效率和發(fā)光強(qiáng)度化學(xué)發(fā)光效率CL激發(fā)態(tài)分子數(shù)發(fā)射的光子數(shù)參加反應(yīng)的分子數(shù)激發(fā)態(tài)分子數(shù)參加反應(yīng)的分子數(shù)發(fā)射的光子數(shù)frCL激發(fā)態(tài)分子的化學(xué)效率激發(fā)態(tài)分子的化學(xué)效率激發(fā)態(tài)分子的發(fā)光效率激發(fā)態(tài)分子的發(fā)光效率取決于發(fā)光所依據(jù)的化學(xué)反應(yīng)本身取決于發(fā)光所依據(jù)的化學(xué)反應(yīng)本身化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度具有高效率的化學(xué)發(fā)光是生物體中。亦稱生物發(fā)光。如：螢火蟲發(fā)光

29、反應(yīng)的效率幾乎接近100%。非生物體的化學(xué)發(fā)光效率一般不超過1%化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度 ICL（t）與反應(yīng)速度、化學(xué)發(fā)光效率有如下關(guān)系dtdctICLCL)(對下列化學(xué)發(fā)光反應(yīng)對下列化學(xué)發(fā)光反應(yīng) A +B C* +D C + h A + B C* +DA為待測物質(zhì)，C為發(fā)光物質(zhì)，當(dāng)反應(yīng)物B的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)過量于待測物濃度時，B的濃度可認(rèn)為是常數(shù)。因此，發(fā)光反應(yīng)可視為一級反應(yīng)AAckdtdc1nt 時刻的發(fā)光強(qiáng)度與該時刻的分析物濃度成正比時刻的發(fā)光強(qiáng)度與該時刻的分析物濃度成正比n化學(xué)發(fā)光總強(qiáng)度與分析物濃度呈線性關(guān)系。根據(jù)化學(xué)發(fā)光總強(qiáng)度與分析物濃度呈線性關(guān)系。根據(jù)已知時間內(nèi)的發(fā)光總強(qiáng)度來定量分析。已知時間內(nèi)的發(fā)光

30、總強(qiáng)度來定量分析。ACLACLCLcdtdtdcdtIS發(fā)光總強(qiáng)度發(fā)光總強(qiáng)度ACLACLCLckdtdctI1)(8.3.3 8.3.3 化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的類型化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的類型8.3.3.1 8.3.3.1 氣相化學(xué)發(fā)光反應(yīng)氣相化學(xué)發(fā)光反應(yīng)a. 一氧化氮與一氧化氮與O3的發(fā)光反應(yīng)的發(fā)光反應(yīng) NO + O3 NO2* NO2* NO2 + h 發(fā)射的光譜范圍：發(fā)射的光譜范圍：600875nm，靈敏度靈敏度1ng/cm-3；b.氧原子與氧原子與SO2、NO、CO的發(fā)光反應(yīng)的發(fā)光反應(yīng) O3 O2 + O （1000 C石英管中進(jìn)行石英管中進(jìn)行） SO2 + O + O SO2* + O2 SO2 * SO2* + h 最大發(fā)射波長：最大發(fā)射波長：200nm；靈敏度靈敏度1ng/cm-3； （2 2）火焰化學(xué)發(fā)光）火焰化學(xué)發(fā)光 在富氫火焰中，也存在著很強(qiáng)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. 一氧化氮一氧化氮 NO + H H