《分子荧光分析法》PPT课件

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激发单重态
内转换
振动驰豫
激发三重态 系间跨跃
吸 收
基态
外
荧
转
光
换
荧光寿命:
磷 光
10－9～10－7 s
磷光寿命:
10－4～10 s
振动驰豫
图11-2 荧光和磷光产生示意图
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（二）荧光的激发光谱和发射光谱
➢ 荧光物质分子都具有两个 特征光谱：激发光谱和发 射光谱（荧光光谱）。
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MFS与UV/Vis 法比较：
原理 灵敏度, 选择性
UV/Vis 吸收 10-5～10-6mol·L-1
MFS
发射 10-7～10-9 mol·L-1
I0
F
测定方法
I0
It
F
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➢ 1575年，西班牙医生N.Monardes发现。 ➢ 1852年，Sir George Stokes对荧光产生的机理
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➢无辐射失活
c.外转换：激发态分子与溶剂、溶质分子之间 发生相互碰撞而失去能量的过程。
d.系间跨越：激发态分子的电子自旋发生倒转 而使分子的多重态发生变化的过程。
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激发单重态
内转换
振动驰豫
激发三重态 系间跨跃
吸 收
基态
外
荧
转
光
换
荧光寿命:
磷 光
10－9～10－7 s
⑶荧光光谱和激发光谱 大致成镜像关系。
图11-3 蒽的激发光谱和荧光光谱
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蒽的激发光谱(吸收光谱)和发射光谱(荧光光谱)
b0 b1 b2 b3
c3 c2 c1 c0
2
概念
处于基态的分子吸收能量被激发至激
发态，然后从不稳定的激发态释放能量返
回至基态。如果通过碰撞以热能或动能的
形式释放能量回到基态，称为无辐射跃迁；
如果是以辐射(发射光子)的形式回到基态，
此种现象称为光致发光。常见的光致发光
包括荧光和磷光。
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3
荧光分析法
➢ 定义：根据物质的荧光谱线位置及其
T1
S1
S0
l2
l1
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20
S2
S0 l2
T1 S1
荧光发射 Fluorescence
l1精选课件ppt l3
21
l2 l3> l1 > l2
Only l3
l1
l3
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S2
S0 l2
Intersystem Crossing 系间跨跃 T1
S1
磷光发射 Phosphorescence
（一）分子荧光的产生
1、分子的电子能级与激发过程
分子的多重性M: M=2s+1， s表示总自旋量子数， s=0时分子所处的电 子能态为单重态，用 S来表示； s=1时分子所处的电 子能态为三重态，用 T来表示；
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Hale Waihona Puke Baidu
2. 荧光的产生
光吸收过程 失活过程
发光失活
分子间能量转移失活
非辐射失活
作了解释，并提出了“荧光”。 ➢ 1867年，首次用于分析测定。 ➢ 1928年，Jette和West提出第一台光电荧光计。 ➢ 1952年，商品荧光分光光度计出现。
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第一节 荧光分析法的基本原理 一、分子荧光 二、荧光与分子结构 三、影响荧光强度的外部因素
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一、分子荧光
强度进行物质鉴定和含量测定的方法。
➢ 分类：
分子荧光
待测物质
原子荧光
紫外-可见荧光
激发光的波长范围 红外荧光
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X射线荧光
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荧光分析法的特点
➢ 灵敏度高：检测限0.0001 µg/mL,
比分光光度法高2～4个数量级。 （在黑背景下检测；光源的强度大）
➢ 选择性高：
适当选择激发光的波长和荧光测定的波长； 应用荧光寿命的差别 –时间分辨技术。
✓ 激发光谱：不同激发波长 的辐射引起物质发射某一 波长荧光的相对效率。
✓ 荧光光谱：在所发射的荧 光中各种波长组分的相对 强度。
图11-3 蒽的激发光谱和荧光光谱
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➢激发光谱和发射光谱 具有三个特点：
⑴ 斯托克斯位移，波长： 荧光＞激发光；
⑵荧光发射光谱的形状 与激发光波长无关；
• 磷光：激发态分子从第一激发三重态T1的最低 振动能级回到基态S0所发出的辐射。
• 波长关系：激发光＜荧光＜磷光。
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➢无辐射失活
a.振动弛豫：激发态分子由同一电子能级中的 较高振动能级转至较低振动能级的过程，其 效率较高
b.内转换：当两个电子能级非常接近以致其振 动能级有重叠时，电子由高能级回到低能级 的过程。
化学分析（Ⅱ）
第十一章 荧光分析法
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1
基本要求
➢掌握分子荧光的发生过程，激发光谱和发射光 谱，荧光光谱的特征，分子结构与荧光的关系； 影响荧光强度的因素，荧光定量分析方法。
➢熟悉分子从激发态返回基态的各种途径，荧光 寿命与荧光效率。
➢了解荧光分光光度计与其他荧光分析技术。
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l1 精选课件ppt
l4 23
S0 l2
T1 S1
外转移 External Conversion
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复习
➢ 分子荧光的发生过程 基态分子
➢ 概念：基态、激发态（激发单重态S*、激发三
重态T*）
➢ 能量传递过程：
1、无辐射跃迁（振动弛豫、内转换、外转换、
系间跨越）
2、辐射跃迁（荧光、磷光）
磷光寿命:
10－4～10 s
振动驰豫
图11-2 荧光和磷光产生示意图
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结论：
• 荧光是来自最低激发单重态的辐射跃迁过 程所伴随的发光现象，发光过程的速率常 数大，激发寿命短；
• 磷光是来自最低激发三重态的辐射跃迁过 程所伴随的发光现象，发光过程的速率常 数小，激发寿命相对比较长。
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复习： 荧光的产生
hv
基态分子
激发态
回到基态，如何回去？
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分子的吸收情况 S2
T1 S1
S0
l2
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S2
S0 l2
振动弛豫：在同一电子能级（激发态）…
T1 S1
特点：无辐射；速率快 （10-14～10-12 s内完成）
l1
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内转移（internal conversion) ：相同多 重性的两个电子能级之间的非辐射跃迁 S2
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荧光 磷光
振动驰豫 内转换 外转换 系间跨跃
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激发单重态
内转换
振动驰豫
激发三重态 系间跨跃
吸 收
基态
外
荧
转
光
换
荧光寿命:
磷 光
10－9～10－7 s
磷光寿命:
10－4～10 s
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图11-2 荧光和磷光产生示意图
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➢辐射跃迁－发光失活
• 荧光：激发态分子从第一激发单线态S1的最低 振动能级回到基态S0所发出的辐射。