分子熒光光譜分析

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1、第五章分子熒光光譜分析第一節(jié)熒光光譜法的基本原理日常生活中的熒光現(xiàn)象:印染廠的廢水在陽光下發(fā)光、公路上的各種標(biāo)志等。分子熒光光譜法(Molecularfluorescencespectroscopy)又稱為熒光光譜法或熒光分析法．是以物質(zhì)所發(fā)射的熒光強度與濃度之間的線性關(guān)系為依據(jù)進行的定量分析，以熒光光譜的形狀和熒光峰對應(yīng)的波長進行行的定性分析．光致發(fā)光（Photoluminescence）:熒光和磷光是分子吸光成為激發(fā)態(tài)分子，在返回基態(tài)時的發(fā)光現(xiàn)象.熒光：受光激發(fā)的分子從第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動能級回到基態(tài)所發(fā)出的輻射。磷光：從第一激發(fā)三重態(tài)的最低振動能級回到基態(tài)所發(fā)出的輻射。分

2、子的多重態(tài)單重態(tài)一個所有電子自旋都配對的分子的電子狀態(tài)。大多數(shù)有機物分子的基態(tài)是單重態(tài)。當(dāng)基態(tài)一對電子中的一個被激發(fā)到較高能級，其自旋方向不會立刻改變，分子仍處于單重態(tài)。三重態(tài)有兩個電子的自旋不配對而平行的狀態(tài)。激發(fā)三重態(tài)能量較激發(fā)單重態(tài)低。一、分子退激發(fā)的過程激發(fā)態(tài)分子回基態(tài)的途徑很多，速度最快的途徑占優(yōu)勢。1、振動馳豫1）分子吸收光子后，可能被激發(fā)到激發(fā)態(tài)的各個振動能級2）通過碰撞（非輻射躍遷）到達同一激發(fā)態(tài)的最低振動能級需時間10-13—10-11sec，效率較高2、熒光發(fā)射分子從單重激發(fā)態(tài)的最低振動能級發(fā)射光子回到基態(tài)——熒光發(fā)射。熒光光譜的波長比吸收光的波長大（長），這種

3、現(xiàn)象叫作紅移或斯托克斯位移。3、內(nèi)部轉(zhuǎn)換1）分子內(nèi)過程，熱退激2）兩個激發(fā)態(tài)重疊的能級發(fā)生內(nèi)轉(zhuǎn)換，因此吸收λ1、λ2兩種波長的光后，都產(chǎn)生λ’2的熒光。4、外轉(zhuǎn)換激發(fā)態(tài)分子與溶劑或其它溶質(zhì)間相互作用和能量轉(zhuǎn)換。5、能系間交叉躍遷電子自旋被反轉(zhuǎn)，使分子的多重性發(fā)生變化6、磷光從三重態(tài)最低振動能級回到基態(tài)，放出磷光。二、影響熒光強度的因素1、熒光效率（熒光量子產(chǎn)率Φ）物質(zhì)分子發(fā)射熒光的能力用熒光量子產(chǎn)率（Φ）表示：吸收的光子數(shù)發(fā)射的光子數(shù)激發(fā)態(tài)的分子數(shù)發(fā)射熒光的分子數(shù)==FfΦf與退激發(fā)過程的速率常數(shù)k有關(guān)iceciffkkkkk+++=Ff凡是使熒光速率常數(shù)kf增大而使其他退激發(fā)過程

4、（能系間交叉、外轉(zhuǎn)換、內(nèi)轉(zhuǎn)換的速率常數(shù)減小的因素都可使熒光增強。Kf、Ki與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，Kec、Kic與分子所處的環(huán)境有關(guān)高熒光分子Φf1，無熒光分子Φf02、影響熒光強度的因素1）熒光與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系a、能吸收紫外可見光，有共軛雙鍵，分子呈剛性、平面、多環(huán)結(jié)構(gòu)，而且共軛平面越大、π電子共軛度越大，Φf越高。b、取代基的影響給電子基團使Φf增強，如-NH2、-OH與π電子體系相互作用小的取代基對熒光影響小高原子序數(shù)的原子引入π電子體系，使熒光減弱吸電子基團，如：-COOH、–NO2、–N=O2、鹵素使熒光熄滅。剛性平面結(jié)構(gòu)有利于熒光，因為剛性結(jié)構(gòu)可以減少分子振動，減少能系交叉和碰

5、撞退激。2）溫度和溶劑效應(yīng)溫度升高，Φf下降溶液黏度下降，Φf下降不能使用含有重原子的溶劑溶劑極性增加有時會使熒光強度增加，熒光波長紅移；若溶劑和熒光物質(zhì)形成氫鍵或使熒光物質(zhì)電離狀態(tài)改變，會使熒光強度、熒光波長改變。3）pH值的影響熒光物質(zhì)的電離與非電離形式的Φf有差別，帶有酸性或堿性取代基的芳香化合物的熒光與pH關(guān)；4）溶解氧的影響溶解氧的存在使Φf下降第二節(jié)熒光分光光度計一、基本構(gòu)造1、光源強度較高的氙燈或氙汞燈，要求有穩(wěn)定的供電源。2、單色器兩個，互成直角3、樣品池四通杯4、檢測器光電倍增管二、儀器光路光源激發(fā)單色器樣品池發(fā)射單色器檢測器第三節(jié)熒光光譜法的基本參數(shù)及測量一、熒

6、光強度根據(jù)朗伯-比爾定律Ia=I0-I=I0(1-10-εbc)則If=ΦfI0（1-10-kbc)=φI0(1-e-2.303k=bc)對于稀溶液，kbc=AA＜0.05If=2.303φfI0kbc當(dāng)I0一定并且濃度C很小時,熒光強度與熒光物質(zhì)濃度成正比If=K·CK=2.303φI0kb)Cmax≈0.05/kb當(dāng)C超過Cmax時，If—C偏離線性溶液濃度太大，熒光分子之間及熒光分子與溶劑分子之間碰撞，發(fā)生非輻射躍遷，使熒光強度下降。熒光自熄滅：C增大到一定程度，就會發(fā)生熒光自熄滅現(xiàn)象熒光自吸收：熒光熒光波長與激發(fā)光波長重疊時，熒光被吸收二、激發(fā)光譜與發(fā)射光譜激發(fā)光譜:固定發(fā)

7、射波長(λEM),一般在最大發(fā)射位置做If–λEX的光譜，既不同波長激發(fā)光所產(chǎn)生熒光的相對效率。發(fā)射光譜:固定激發(fā)波長(λEx),一般在最大吸收位置做If–λEM的光譜，既最大吸收波長下產(chǎn)生熒光的相對強度。目的:找到λEXmax和λEMmax三、熒光分析法直接熒光法：樣品本身發(fā)熒光，直接測定其熒光強度，按吸收定律計算樣品濃度。間接熒光法：樣品本身不發(fā)熒光，通過探測劑（強熒光物質(zhì)）間接測定。探測劑稱為熒光探針樣品濃度的定量計算采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法四、熒光分析法的應(yīng)用無機物分析