第1章 熒光分析法-PP

1、教材：林鵬，儀器分析簡明教程，廈門：集美大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，2009。參考書1：劉約權(quán)，現(xiàn)代儀器分析（第二版），北京：高等教育出版社，2006。參考書2：楊孫楷，蘇循榮，林竹光，儀器分析實(shí)驗(yàn)，廈門：廈門大學(xué)出版社，1996。 社會：體育（興奮劑）、生活產(chǎn)品質(zhì)量（魚新鮮度、食品添加劑、農(nóng)藥殘留量）、環(huán)境質(zhì)量（污染實(shí)時(shí)檢測）、法庭化學(xué)（DNA技術(shù)，痕跡分析、物證） 化學(xué)：新化合物的結(jié)構(gòu)表征；分子層次上的分析方法； 生命科學(xué)：DNA測序；活體檢測； 環(huán)境科學(xué)：環(huán)境監(jiān)測；污染物分析； 材料科學(xué)：新材料，結(jié)構(gòu)與性能； 藥物：天然藥物的有效成分與結(jié)構(gòu)，構(gòu)效關(guān)系研究； 外層空間探索：微型、高效、自動、智能化儀器研

2、制。 吸吸收收發(fā)發(fā)射射熒熒光光 能能量量 l l 3 3熒光產(chǎn)生能級圖熒光產(chǎn)生能級圖無輻射躍遷第一激發(fā)態(tài)基態(tài) 1. 1.熒光的激發(fā)光譜曲線熒光的激發(fā)光譜曲線 通過測量熒光體的發(fā)光強(qiáng)度隨激發(fā)光波長的變化而獲得的光譜，稱為激發(fā)光譜（圖中曲線） 。 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； 固定激發(fā)光波長, 化合物發(fā)射的熒光與發(fā)射光波長關(guān)系曲線(圖中曲線)。問題：熒光的激發(fā)光波長如何選擇？StokesStokes位移位移：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，振動弛豫消耗了能量。1. 熒光量子產(chǎn)率熒光量子產(chǎn)率 2.有利產(chǎn)生熒光的條件有利產(chǎn)生熒光的條件 分子

3、中含有分子中含有共軛雙鍵基團(tuán)，并且共軛體共軛雙鍵基團(tuán)，并且共軛體系越大，系越大，越容易被激發(fā)產(chǎn)生熒光越容易被激發(fā)產(chǎn)生熒光。 大部分熒光物質(zhì)都含有大部分熒光物質(zhì)都含有一一個(gè)以上的個(gè)以上的芳香芳香環(huán)環(huán)，且隨共軛芳環(huán)的增大，熒光效率越高，且隨共軛芳環(huán)的增大，熒光效率越高，熒光波長越長。熒光波長越長。（a）萘：熒光效萘：熒光效率為率為0.29；熒光波；熒光波長為長為310 nm。（b）蒽：熒光效蒽：熒光效率為率為0.46；熒光波；熒光波長為長為400 nm。多環(huán)芳烴是重要的環(huán)境污染物，多環(huán)芳烴是重要的環(huán)境污染物，可用熒光法測定?？捎脽晒夥y定。3，4 - 苯并苯并芘芘強(qiáng)致癌物強(qiáng)致癌物 分子的剛性平面結(jié)

4、構(gòu)有利于熒光的產(chǎn)生分子的剛性平面結(jié)構(gòu)有利于熒光的產(chǎn)生反式：平面構(gòu)型反式：平面構(gòu)型 強(qiáng)熒光體強(qiáng)熒光體順式：非平面構(gòu)型順式：非平面構(gòu)型 非熒光體非熒光體C=CHHC=CHHNOHNOHM四、定量分析的原理四、定量分析的原理 根據(jù)熒光效率的定義，根據(jù)熒光效率的定義，熒光強(qiáng)度熒光強(qiáng)度If 應(yīng)為應(yīng)為所所吸收的輻射強(qiáng)度吸收的輻射強(qiáng)度Ia 與與熒光效率熒光效率 f 的乘積：的乘積：)(0IIIIfaffIIA0lgAII100可得：可得：)10(I0fAfII! 3)3 . 2(! 2)3 . 2(3 . 2I320fAAAIf 如果溶液很稀，吸光度如果溶液很稀，吸光度A 0.05，方括號中方括號中其它各項(xiàng)

5、與第一項(xiàng)相比均可忽略不計(jì)，則上式其它各項(xiàng)與第一項(xiàng)相比均可忽略不計(jì)，則上式可簡化為：可簡化為：bcIAIIfff003 . 23 . 2 可見，當(dāng)可見，當(dāng)A 0.05時(shí)，熒光強(qiáng)度與物質(zhì)時(shí)，熒光強(qiáng)度與物質(zhì)的熒光效率、激發(fā)光強(qiáng)度、物質(zhì)的摩爾吸的熒光效率、激發(fā)光強(qiáng)度、物質(zhì)的摩爾吸收系數(shù)和溶液的濃度成正比。對于一給定收系數(shù)和溶液的濃度成正比。對于一給定物質(zhì)，當(dāng)激發(fā)光波長和強(qiáng)度一定時(shí)，熒光物質(zhì)，當(dāng)激發(fā)光波長和強(qiáng)度一定時(shí)，熒光強(qiáng)度只與溶液的濃度有關(guān)：強(qiáng)度只與溶液的濃度有關(guān)：KcIfIf0c 熒光強(qiáng)度與溶液濃度的關(guān)系激發(fā)激發(fā)發(fā)射熒光發(fā)射熒光強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)光源第一單色器樣品池檢測器第二單色器檢測器放大器及記錄器第二節(jié)

6、第二節(jié) 熒光分光光度計(jì)的組成熒光分光光度計(jì)的組成 紫外紫外-可見分光光度計(jì)的吸收池與熒光分光光度計(jì)的可見分光光度計(jì)的吸收池與熒光分光光度計(jì)的樣品池有什么異同？樣品池有什么異同？能否通用？能否通用？I0ItI0ItIF,p儀儀器器光光路路圖圖問問題題：參參考考光光電電管管作作用用？ 問題？問題？ 檢測器的方向?yàn)槭裁匆c激發(fā)光的方向檢測器的方向?yàn)槭裁匆c激發(fā)光的方向成直角？能否成直線？成直角？能否成直線？ 不能，防止光源強(qiáng)度過強(qiáng)，消除樣品池不能，防止光源強(qiáng)度過強(qiáng)，消除樣品池中透射光和雜散光的干擾，在暗背景中中透射光和雜散光的干擾，在暗背景中進(jìn)行檢測，采用較靈敏的檢測器，很微進(jìn)行檢測，采用較靈敏的檢

7、測器，很微弱的熒光都可以檢測。弱的熒光都可以檢測。 問題？問題？ 為什么要用光束分裂器把光分成兩束，一束通為什么要用光束分裂器把光分成兩束，一束通往樣品池，一束通往參考光電管？往樣品池，一束通往參考光電管？ 熒光強(qiáng)度是和光源強(qiáng)度成正比的，而光源時(shí)常熒光強(qiáng)度是和光源強(qiáng)度成正比的，而光源時(shí)常會受電壓影響而有波動，在測量樣品前先檢測會受電壓影響而有波動，在測量樣品前先檢測一下光信號，防止檢測管檢測到的熒光變化不一下光信號，防止檢測管檢測到的熒光變化不是由樣品引起的而是由光源的波動引起，實(shí)際是由樣品引起的而是由光源的波動引起，實(shí)際上是起到一個(gè)監(jiān)督光源變化的作用。上是起到一個(gè)監(jiān)督光源變化的作用。（一）無

8、機(jī)化合物的分析（一）無機(jī)化合物的分析（ Inorganic Compounds Analysis ） 單獨(dú)的無機(jī)離子很少發(fā)熒光，大多數(shù)是利單獨(dú)的無機(jī)離子很少發(fā)熒光，大多數(shù)是利用無機(jī)離子與有機(jī)試劑形成有用無機(jī)離子與有機(jī)試劑形成有熒光的絡(luò)合物熒光的絡(luò)合物，目前采用有機(jī)試劑進(jìn)行熒光分析的元素已近目前采用有機(jī)試劑進(jìn)行熒光分析的元素已近70種，其中較常見的元素有種，其中較常見的元素有鈹、鋁、硼、鎵及某鈹、鋁、硼、鎵及某些稀土元素些稀土元素等。等。 能夠同金屬離子形成熒光絡(luò)合物的有機(jī)試能夠同金屬離子形成熒光絡(luò)合物的有機(jī)試劑絕大多數(shù)是劑絕大多數(shù)是芳香族化合物芳香族化合物。它們通常含有兩。它們通常含有兩個(gè)或兩

9、個(gè)以上的官能團(tuán)，能與金屬離子形成個(gè)或兩個(gè)以上的官能團(tuán)，能與金屬離子形成五五元或六元環(huán)的螯合物元或六元環(huán)的螯合物。由于螯合物的形成，分。由于螯合物的形成，分子的子的剛性平面結(jié)構(gòu)增大剛性平面結(jié)構(gòu)增大，使原來不發(fā)光或發(fā)光，使原來不發(fā)光或發(fā)光較弱的化合物轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)熒光化合物。較弱的化合物轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)熒光化合物。NNHOOHClSO3NaHOAlHOON=NClSO3NaOOHHOAl3+pH=5.0熒光鎵熒光鎵發(fā)黃綠色的熒光發(fā)黃綠色的熒光 熒光分析熒光分析 中常用的另一類絡(luò)合物是中常用的另一類絡(luò)合物是三元離子締合物。三元離子締合物。 另外是利用熒光猝滅法測定。間接測定另外是利用熒光猝滅法測定。間接測定g、e等。等。Au3+ + Cl- AuCl4- ONCH3NCH3H3CCH3COOH+AuCl4-羅丹明羅丹明（二）有機(jī)化合物的分析（二）有機(jī)化合物的分析1.脂肪族脂肪族的有機(jī)化合物的分子結(jié)構(gòu)比較簡單，的有機(jī)化合物的分子結(jié)構(gòu)比較簡單，本身能發(fā)熒光的很少，一般需要與某些試劑反本身能發(fā)熒光的