分析化學(xué)熒光

1、分析化學(xué)熒光第1頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一11.1 概 述熒光：物質(zhì)分子接受光子能量被激發(fā)后，從激發(fā)態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)返回基態(tài)時(shí)發(fā)射出的光。熒光分析法：根據(jù)物質(zhì)的熒光譜線位置及其強(qiáng)度進(jìn)行物質(zhì)鑒定和含量測(cè)定的方法。熒光分析法的優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、選擇性好第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)分子熒光分析法（molecular fluorometry）第2頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一自旋量子數(shù)s=1/2或-1/2總自旋量子數(shù) S0多重性 2S1111.2 基本原理基態(tài)單重態(tài)激發(fā)單重態(tài)激發(fā)三重態(tài)第3頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期

2、一熒光和磷光產(chǎn)生示意圖吸收振動(dòng)馳豫內(nèi)部能量轉(zhuǎn)換熒光發(fā)射體系間跨越磷光發(fā)射第4頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一振動(dòng)馳豫內(nèi)部能量轉(zhuǎn)換處于激發(fā)態(tài)各振動(dòng)能級(jí)的分子通過(guò)與溶劑分子的碰撞而將部分振動(dòng)能量傳遞給溶劑分子，其電子則返回到同一電子激發(fā)態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)的過(guò)程。當(dāng)兩個(gè)電子激發(fā)態(tài)之間的能量相差較小以至其振動(dòng)能級(jí)有重疊時(shí)，受激分子由高電子能級(jí)轉(zhuǎn)移至低電子能級(jí)的過(guò)程。無(wú)輻射躍遷第5頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一關(guān)于熒光熒光的產(chǎn)生需經(jīng)歷兩個(gè)過(guò)程：吸收發(fā)射第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)振動(dòng)馳豫內(nèi)部能量轉(zhuǎn)換第6頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分

3、，星期一 例 題1. 所謂熒光，即某些物質(zhì)經(jīng)入射光照射后，吸收了入射光的能量，從而輻射出比入射光：A 波長(zhǎng)長(zhǎng)的光線 B 波長(zhǎng)短的光線 C 能量大的光線 D 頻率高的光線第7頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一11.2.2 激發(fā)光譜與發(fā)射光譜 1. 激發(fā)光譜：excitation spectrum熒光光譜表示不同激發(fā)波長(zhǎng)的輻射引起物質(zhì)發(fā)射某一波長(zhǎng)熒光的相對(duì)效率。2. 發(fā)射光譜：fluorescence/emission spectrum F exF-em表示在所發(fā)射的熒光中各種波長(zhǎng)組分的相對(duì)強(qiáng)度。第8頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一熒光光譜的特征（

4、1）斯托克斯位移（Stokes shift）：em ex產(chǎn)生原因：能量損失（1）內(nèi)轉(zhuǎn)換和振動(dòng)馳豫（2）激發(fā)態(tài)分子返回基態(tài)不同振動(dòng)能級(jí)（3）激發(fā)態(tài)分子與溶劑分子的相互作用第9頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一熒光光譜的特征（2）熒光光譜的形狀與激發(fā)波長(zhǎng)無(wú)關(guān)產(chǎn)生原因： 熒光發(fā)射是從特定的激發(fā)態(tài)返回基態(tài)熒光光譜的強(qiáng)度與激發(fā)波長(zhǎng)有關(guān)第10頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一熒光光譜的特征（3）熒光光譜與激發(fā)光譜的鏡像關(guān)系產(chǎn)生原因： 電子基態(tài)的振動(dòng)能級(jí)分布與激發(fā)態(tài)的相似第11頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一 例 題下列說(shuō)法哪個(gè)是錯(cuò)誤

5、的？ A 熒光光譜的形狀與激發(fā)波長(zhǎng)無(wú)關(guān) B 熒光波長(zhǎng)總是大于激發(fā)光波長(zhǎng) C 熒光光譜的最短波長(zhǎng)和激發(fā)光譜的最長(zhǎng)波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng) D 最長(zhǎng)的熒光波長(zhǎng)與最長(zhǎng)的激發(fā)光波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)第12頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一 11.2.3 分子結(jié)構(gòu)與熒光的關(guān)系分子產(chǎn)生熒光必須具備兩個(gè)條件：1. 強(qiáng)的紫外可見(jiàn)吸收2. 一定的熒光效率第13頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一 熒光效率（熒光量子產(chǎn)率）1. 熒光效率 f 01第14頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一 2. 分子結(jié)構(gòu)對(duì)熒光效率的影響分子產(chǎn)生熒光必須具備兩個(gè)條件：1. 強(qiáng)的紫外可見(jiàn)吸收2

6、. 一定的熒光效率長(zhǎng)共軛結(jié)構(gòu)分子的剛性和共平面性取代基作用第15頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一ex 205nm 286nm 356nmem 278nm 321nm 404nm f 0.11 0.29 0.36 （1）長(zhǎng)共軛結(jié)構(gòu)結(jié)論：電子共軛程度越大，熒光強(qiáng)度（熒光效率）越大，熒光波長(zhǎng)長(zhǎng)移第16頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一聯(lián)苯f 0.2 芴f 1.0 （2）分子的剛性和共平面性第17頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一結(jié)論：在相同的長(zhǎng)共軛分子中，分子的剛性和共平面性越強(qiáng)，熒光效率越大，熒光波長(zhǎng)長(zhǎng)移2、分子的剛性和共平

7、面性第18頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一（3）取代基作用給電子基團(tuán)吸電子基團(tuán)與電子體系相互作用較小的取代基NH2、 OH、OCH3、NHR、NR2熒光效率提高、熒光波長(zhǎng)長(zhǎng)移COOH、 NO2、 CO、NO、鹵素?zé)晒庑蕼p弱甚至熄滅第19頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一 例 題關(guān)于熒光效率，下面錯(cuò)誤的敘述是：A 具有長(zhǎng)共軛的*躍遷的物質(zhì)具有較大的熒光效率 B 分子的剛性和共平面性越大，熒光效率越大 C 順式異構(gòu)體的熒光效率大于反式異構(gòu)體D 共軛體系上的取代基不同，對(duì)熒光效率的影響也不同 第20頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分

8、，星期一11.2.4 影響熒光強(qiáng)度的外部因素溫度溶劑pH熒光熄滅散射光學(xué)習(xí)目的:提高熒光分析的靈敏度和選擇性第21頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一1. 溫度熒光素鈉的乙醇溶液在下列哪種條件下熒光強(qiáng)度最強(qiáng)？ A 0 B -10 0 C -20 0 D -30 0 1. 一般情況下，隨著溫度的升高，溶液中熒光物質(zhì)的熒光效率和熒光強(qiáng)度將降低。2. 原因: 溫度升高時(shí)，分子運(yùn)動(dòng)速度加快，分子間碰撞幾率增加， 使無(wú)輻射躍遷增加， 從而降低了熒光效率第22頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一2. 溶劑萘在下列哪種溶劑中的熒光強(qiáng)度最強(qiáng)？A 1氯丙烷 B 1溴丙

9、烷 C 1碘丙烷 D 1，2二氯丙烷 一般情況下，熒光波長(zhǎng)隨著溶劑極性的增強(qiáng)而長(zhǎng)移，熒光強(qiáng)度也增強(qiáng)。2. 原因: 在極性溶劑中， 的能量差小 第23頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一3. pH的影響苯胺在下列哪種條件下熒光強(qiáng)度最強(qiáng)？ A pH1 B pH3 C pH13 D pH10 當(dāng)熒光物質(zhì)本身是弱酸或弱堿時(shí)，溶液的酸度對(duì)熒光強(qiáng)度有較大影響，主要是因?yàn)樵诓煌岫戎蟹肿雍碗x子間的平衡的改變。第24頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一4. 熒光熄滅的影響 熒光熄滅，又稱熒光猝滅，是指熒光物質(zhì)分子與溶劑分子或溶質(zhì)分子的相互作用而引起熒光強(qiáng)度降低或熒光

10、強(qiáng)度與濃度偏離線性關(guān)系的現(xiàn)象（1）選擇合適的溶劑（2）溶液濃度在合適的范圍第25頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一5. 散射光的干擾散射光選擇適當(dāng)?shù)募ぐl(fā)波長(zhǎng)消除拉曼光的干擾瑞利光拉曼光第26頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一第27頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一11.3 定量分析方法Quantitative analysis of fluorometry第28頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一11.3.1 熒光強(qiáng)度與熒光物質(zhì)濃度的關(guān)系1. 觀測(cè)方向: 與激發(fā)光源垂直2. 原因: 消除透射光的影響第

11、29頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一關(guān)于靈敏度的問(wèn)題紫外可見(jiàn): 10-5熒光: 10-7第30頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一csFsF0FxF0cx11.3.2 定量分析方法1、標(biāo)準(zhǔn)曲線法第31頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一11.3.2 定量分析方法2、比例法（對(duì)照法）第32頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一 例 題在測(cè)量分子熒光強(qiáng)度時(shí)，要在與入射光成直角的方向上進(jìn)行測(cè)量，這是由于：A 熒光是向各個(gè)方向發(fā)射的，為了減小透射光的影響B(tài) 只有在與入射光成直角的方向上，才有熒光C 熒光強(qiáng)度比透射光強(qiáng)度小 D 熒光的波長(zhǎng)比入射光波長(zhǎng)長(zhǎng)第33頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一11.4 熒光分析技術(shù)及應(yīng)用光源激發(fā)單色器樣品池發(fā) 射單色器檢測(cè)器第34頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)45分，星期一 1. 光源 2. 單色器： 3. 樣品池： 4. 檢測(cè)器：熒光分光光度計(jì)的主要部件氙燈： 波長(zhǎng)范圍250700nm，3004