最新仪器分析课件第7章-分子发光分析法幻灯片
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最新分子发光分析法
• （3）、 刚性平面结构—较稳定的平面结 构
（4）取代基效应
1）给电子取代剂加强荧光
• —HN2， — NHR ， —NR2， — OH， — OR ， — CN
• 产生 p →π共轭
化合物
λ
em max
(nm)
相对荧光强度
苯
278~31 0 10
苯酚
285~3 65 18
苯胺 苯基氰 苯甲醚
激发光谱和发射光谱的关系
• A . Stokes位移
• B .发射光谱的形状与激发波长无关
• C . 镜像规则
A.基态上的各振动能级分布与第一激 发态上的各振动能级分布类似。
• 激发：基态→第一激发态各振动能级，振动能 级越高，能级差越大，波长就越短。
• • 发射荧光：从第一激发态的最低振动能级→基
310~40 280~39 285~34
5
0
5
20
20
20
2）吸电子取代基减弱荧光、加强磷光
• 芳环上被F、Cl、Br、I 取代后，使系间窜跃 加强，磷光增强，荧光减弱。其荧光强度随卤 素原子量增加而减弱，磷光相应增强，这种效 应为重原子效应。 其原因是重原子的电子自旋和轨道运动间的相 互作用变大，原子核附近产生磁场，使单重态 向多重态系间跨越的几率增加。
(2)影响荧光强度的因素
• 溶剂的影响（增大溶剂的极性荧光增强） • 温度的影响 • 酸度的影响（芳香族化合物的官能团，金属与有
机试剂螯合）
• 内滤光和自吸收现象 • 散射光的影响
(3)溶液荧光的猝灭
荧光物质分子与溶剂分子或其他溶质分子的相互作用
引起荧光强度降低或荧光强度不与浓度成线性关系
的现象称为荧光猝灭。
（4）取代基效应
1）给电子取代剂加强荧光
• —HN2， — NHR ， —NR2， — OH， — OR ， — CN
• 产生 p →π共轭
化合物
λ
em max
(nm)
相对荧光强度
苯
278~31 0 10
苯酚
285~3 65 18
苯胺 苯基氰 苯甲醚
激发光谱和发射光谱的关系
• A . Stokes位移
• B .发射光谱的形状与激发波长无关
• C . 镜像规则
A.基态上的各振动能级分布与第一激 发态上的各振动能级分布类似。
• 激发：基态→第一激发态各振动能级，振动能 级越高，能级差越大，波长就越短。
• • 发射荧光：从第一激发态的最低振动能级→基
310~40 280~39 285~34
5
0
5
20
20
20
2）吸电子取代基减弱荧光、加强磷光
• 芳环上被F、Cl、Br、I 取代后，使系间窜跃 加强，磷光增强，荧光减弱。其荧光强度随卤 素原子量增加而减弱，磷光相应增强，这种效 应为重原子效应。 其原因是重原子的电子自旋和轨道运动间的相 互作用变大，原子核附近产生磁场，使单重态 向多重态系间跨越的几率增加。
(2)影响荧光强度的因素
• 溶剂的影响（增大溶剂的极性荧光增强） • 温度的影响 • 酸度的影响（芳香族化合物的官能团，金属与有
机试剂螯合）
• 内滤光和自吸收现象 • 散射光的影响
(3)溶液荧光的猝灭
荧光物质分子与溶剂分子或其他溶质分子的相互作用
引起荧光强度降低或荧光强度不与浓度成线性关系
的现象称为荧光猝灭。
仪器分析分子发光分析法讲课文档
• 自熄灭——荧光物质发射的荧光被荧光物 质的基态分子所吸收，即自吸收现象
第三十五页，共57页。
五、荧光和磷光分析仪器
（一）荧光分析仪器
——主要由光源、单色器、样品池、 检测器和显示器组成。
第三十六页，共57页。
I0
I
光源
第一单色器
液池
检测器
ex
第二单色器
与分光光度计有两点不同
em
①两个单色器
团 • 由于基团的 n 电子（孤对电子）的电子云与
苯环上的 轨道平行，共享了共轭 电子， 扩大了共轭体系，使荧光波长长移，荧光强 度增强
第二十五页，共57页。
（2）减弱荧光的取代基
-COOH 、 -NO2 、-COOR 、-NO、-SH 吸电子基 团, 使荧光波长短移，荧光强度减弱 • 芳环上被F、Cl、Br、I 取代后，使系间窜跃加强， 磷光增强，荧光减弱。磷光相应增强，这种效应为 重原子效应。
2. 无辐射去激
外部转移—激发态分子与溶剂分子或溶质分子的 相互作用产生能量转移，荧光或磷光减弱或消失 • 振动驰豫(VR)—同一电子能级中，从较高振动能 级到较低振动能级的过程 • 内部转换(IC)—相同的多重态之间的转换 S-S • 系间窜跃(ISC)—不同的多重态之间的转换S-T 发生系间窜跃电子需转向，S1—T1间进行，比内 部转换困难
第八页，共57页。
VR S2
IC
VR
S1
VR：振动驰豫 IC：内部转换 ISC：系间窜跃
ISC T1
S0
S0
吸光 吸光
第九页，共57页。
3.辐射去激—荧光和磷光产生
• S1或T1 发光 S0 这种过程叫辐射去激
(1) 荧光：
第三十五页，共57页。
五、荧光和磷光分析仪器
（一）荧光分析仪器
——主要由光源、单色器、样品池、 检测器和显示器组成。
第三十六页，共57页。
I0
I
光源
第一单色器
液池
检测器
ex
第二单色器
与分光光度计有两点不同
em
①两个单色器
团 • 由于基团的 n 电子（孤对电子）的电子云与
苯环上的 轨道平行，共享了共轭 电子， 扩大了共轭体系，使荧光波长长移，荧光强 度增强
第二十五页，共57页。
（2）减弱荧光的取代基
-COOH 、 -NO2 、-COOR 、-NO、-SH 吸电子基 团, 使荧光波长短移，荧光强度减弱 • 芳环上被F、Cl、Br、I 取代后，使系间窜跃加强， 磷光增强，荧光减弱。磷光相应增强，这种效应为 重原子效应。
2. 无辐射去激
外部转移—激发态分子与溶剂分子或溶质分子的 相互作用产生能量转移，荧光或磷光减弱或消失 • 振动驰豫(VR)—同一电子能级中，从较高振动能 级到较低振动能级的过程 • 内部转换(IC)—相同的多重态之间的转换 S-S • 系间窜跃(ISC)—不同的多重态之间的转换S-T 发生系间窜跃电子需转向，S1—T1间进行，比内 部转换困难
第八页，共57页。
VR S2
IC
VR
S1
VR：振动驰豫 IC：内部转换 ISC：系间窜跃
ISC T1
S0
S0
吸光 吸光
第九页，共57页。
3.辐射去激—荧光和磷光产生
• S1或T1 发光 S0 这种过程叫辐射去激
(1) 荧光：
分子发光分析ppt课件
仪器分析
光谱分析
原子光谱
原子吸收 原子发射 原子荧光
分子吸收 分子光谱
分子发光
紫外-可见光谱 红外光谱
2
第八章 分子发光分析法
分子 吸收能量 激发为激发态 释放出能量 基态
电能 化学能 光能
分子发光
光致发光 化学发光
辐射跃迁 非辐射跃迁
光的形式释放 以热的形式释放
称为“发光”
荧光 磷光
3
分子荧光/磷光分析法 一、基本原理
式中为荧光量子效率，又根据Beer定律
A=-lg I/ I0 I= I0 .10- A Ia = I0 - I = I0(1- 10 -A)
I0和I分别是入射光强度和透射光强度。代入 上式得
If = I0(1- 10 -kb c)
28
整理得：
If =2.3 I0 kbc 当入射光强度I0 和b一定时，上式为：
特殊化学作用如氢键的生成
同一种荧光物质在不同的溶剂中的荧光光谱不同
因素
温度
内部能量转化作用增大 碰撞频率增加，使外转换的几率增加
温度上升使荧光强度下降
化合物所处状态不同
酸度 电子构型上有所不同
荧光强度和荧光光谱不同
30
31
3、荧光猝灭
定义：荧光物质分子与溶剂分子或其它溶质分子
的相互作用引起荧光强度降低的现象
增加试样的刚性:
低温冷冻
固体磷光法：
吸附于固相载体（滤纸）
分子缔合物的形成：
加入表面活性剂等
重原子效应：
加入含重原子的物质，如银盐等
敏化磷光：
通过能量转移产生磷光
42
磷光分析仪器
荧光计上配上磷光测量附件即可对磷光进行测量。 在有荧光发射的同时测量磷光
光谱分析
原子光谱
原子吸收 原子发射 原子荧光
分子吸收 分子光谱
分子发光
紫外-可见光谱 红外光谱
2
第八章 分子发光分析法
分子 吸收能量 激发为激发态 释放出能量 基态
电能 化学能 光能
分子发光
光致发光 化学发光
辐射跃迁 非辐射跃迁
光的形式释放 以热的形式释放
称为“发光”
荧光 磷光
3
分子荧光/磷光分析法 一、基本原理
式中为荧光量子效率，又根据Beer定律
A=-lg I/ I0 I= I0 .10- A Ia = I0 - I = I0(1- 10 -A)
I0和I分别是入射光强度和透射光强度。代入 上式得
If = I0(1- 10 -kb c)
28
整理得：
If =2.3 I0 kbc 当入射光强度I0 和b一定时，上式为：
特殊化学作用如氢键的生成
同一种荧光物质在不同的溶剂中的荧光光谱不同
因素
温度
内部能量转化作用增大 碰撞频率增加，使外转换的几率增加
温度上升使荧光强度下降
化合物所处状态不同
酸度 电子构型上有所不同
荧光强度和荧光光谱不同
30
31
3、荧光猝灭
定义：荧光物质分子与溶剂分子或其它溶质分子
的相互作用引起荧光强度降低的现象
增加试样的刚性:
低温冷冻
固体磷光法：
吸附于固相载体（滤纸）
分子缔合物的形成：
加入表面活性剂等
重原子效应：
加入含重原子的物质，如银盐等
敏化磷光：
通过能量转移产生磷光
42
磷光分析仪器
荧光计上配上磷光测量附件即可对磷光进行测量。 在有荧光发射的同时测量磷光
第七章 分子发光分析
22:50
如8-巯基喹啉在下列四种不同极性溶剂中的情况
溶剂 介电常数 四氯化碳 2.24 氯仿 5.2 丙酮 21.5 乙腈 38.8
荧光峰λ/nm 荧光效率
390
0.002
398
0.041
405
0.055
410
0.064
22:50
③ 溶液pH值对荧光强度的影响 不同的pH值，化合物所处状态不同，不同的 化合物或化合物的分子与其离子在电子构型上有 所不同。 对于金属离子与有机试剂形成的发光鏊合物， 一方面pH会影响鏊合物的形成，另一方面还会 影响鏊合物的组成，因而影响它们的荧光性质。 如：苯酚在酸性溶液中呈现荧光，但在碱性 溶液中，无荧光。
浓度范围为：10-5μg/ml～100μg/ml 。对于较 浓溶液，由于猝灭现象和自吸收等原因，使荧光 强度和浓度不呈线性关系,将向浓度轴偏离。
22:50
（2）影响荧光强度的因素 ① 溶剂对荧光强度的影响 一般来说，随着溶剂介电常数的增大，荧光 峰的波长越大，荧光效率也越大。 ② 温度对荧光强度的影响 温度上升使荧光强度下降。
22:50
① 碰撞猝灭 处于激发单重态的荧光分子与猝灭剂分子相碰 撞，使激发单重态的荧光分子以无辐射跃迁的方 式回到基态，产生猝灭作用。 。
② 静态猝灭（组成化合物的猝灭） 由于部分荧光物质分子与猝灭剂分子生成非荧 光的配合物而产生的。此过程往往还会引起溶液 吸收光谱的改变。
22:50
③ 氧的猝灭作用 分子由于系间的跨越跃迁，由单重态跃迁到三 重态。转入三重态的分子在常温下不发光，它们 在与其它分子的碰撞中消耗能量而使荧光猝灭。 溶液中的溶解氧对有机化合物的荧光产生猝灭 效应是由于三重态基态的氧分子和单重激发态的 荧光物质分子碰撞，形成了单重激发态的氧分子 和三重态的荧光物质分子，使荧光猝灭。
如8-巯基喹啉在下列四种不同极性溶剂中的情况
溶剂 介电常数 四氯化碳 2.24 氯仿 5.2 丙酮 21.5 乙腈 38.8
荧光峰λ/nm 荧光效率
390
0.002
398
0.041
405
0.055
410
0.064
22:50
③ 溶液pH值对荧光强度的影响 不同的pH值，化合物所处状态不同，不同的 化合物或化合物的分子与其离子在电子构型上有 所不同。 对于金属离子与有机试剂形成的发光鏊合物， 一方面pH会影响鏊合物的形成，另一方面还会 影响鏊合物的组成，因而影响它们的荧光性质。 如：苯酚在酸性溶液中呈现荧光，但在碱性 溶液中，无荧光。
浓度范围为：10-5μg/ml～100μg/ml 。对于较 浓溶液，由于猝灭现象和自吸收等原因，使荧光 强度和浓度不呈线性关系,将向浓度轴偏离。
22:50
（2）影响荧光强度的因素 ① 溶剂对荧光强度的影响 一般来说，随着溶剂介电常数的增大，荧光 峰的波长越大，荧光效率也越大。 ② 温度对荧光强度的影响 温度上升使荧光强度下降。
22:50
① 碰撞猝灭 处于激发单重态的荧光分子与猝灭剂分子相碰 撞，使激发单重态的荧光分子以无辐射跃迁的方 式回到基态，产生猝灭作用。 。
② 静态猝灭（组成化合物的猝灭） 由于部分荧光物质分子与猝灭剂分子生成非荧 光的配合物而产生的。此过程往往还会引起溶液 吸收光谱的改变。
22:50
③ 氧的猝灭作用 分子由于系间的跨越跃迁，由单重态跃迁到三 重态。转入三重态的分子在常温下不发光，它们 在与其它分子的碰撞中消耗能量而使荧光猝灭。 溶液中的溶解氧对有机化合物的荧光产生猝灭 效应是由于三重态基态的氧分子和单重激发态的 荧光物质分子碰撞，形成了单重激发态的氧分子 和三重态的荧光物质分子，使荧光猝灭。
最新7分子发光分析法
7-2 提要 返回
3.荧光与分子结构的关系
3）. 取代基效应
（B）吸电子取代基减弱荧光、加强磷光
—C=0， — COOH ， —NO2，不 产生 p →π共轭
O
NO2
硝基苯：不产生荧光、弱磷光
二苯甲酮：弱荧光、强磷光 S1 →T1的系间窜跃产率接近1
7-2 提要 返回
（C）取代基的位置
空间位阻对荧光发射的影响
7-2 提要 返回
4.影响荧光强度的因素
② 电荷转移猝灭 发生氧化还原反应
M * F e 2 M F e 3
甲基蓝 分子
甲基蓝 离子
7-2 提要 返回
4.影响荧光强度的因素
③转入三重态猝灭 含有减弱荧光的电子取代基，如
羧基、羰基、硝基、重氮化合物、重 原子，常发生S1→T1
7-2 提要 返回
7-2 提要 返回
3. 荧光和磷光光谱的产生
（1）荧光：
S1或T1 发光 S0
无论开始电子被激发至什么高能级，它
都经过无辐射去激消耗能量后到S1的最低 振动能级，发射荧光，荧光波长比激发
光波长长。
荧>激
7-2 提要 返回
VR S2
IC VR
S1
VR：振动驰豫 IC：内部转换 ISC：系间窜跃
ISC T1
1）. 共轭效应：产生荧光的有机物质，都 含有共轭双键体系，共轭体系越大，离域 大π键的电子越容易激发，荧光与磷光越容 易产生。
化合物 苯 萘
蒽
F
0.11 0.29
λexmax(nm) 205 286
λemmax (nm) 278 321
0.46 365 400
丁省 0.60 390 480
3.荧光与分子结构的关系
3）. 取代基效应
（B）吸电子取代基减弱荧光、加强磷光
—C=0， — COOH ， —NO2，不 产生 p →π共轭
O
NO2
硝基苯：不产生荧光、弱磷光
二苯甲酮：弱荧光、强磷光 S1 →T1的系间窜跃产率接近1
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（C）取代基的位置
空间位阻对荧光发射的影响
7-2 提要 返回
4.影响荧光强度的因素
② 电荷转移猝灭 发生氧化还原反应
M * F e 2 M F e 3
甲基蓝 分子
甲基蓝 离子
7-2 提要 返回
4.影响荧光强度的因素
③转入三重态猝灭 含有减弱荧光的电子取代基，如
羧基、羰基、硝基、重氮化合物、重 原子，常发生S1→T1
7-2 提要 返回
7-2 提要 返回
3. 荧光和磷光光谱的产生
（1）荧光：
S1或T1 发光 S0
无论开始电子被激发至什么高能级，它
都经过无辐射去激消耗能量后到S1的最低 振动能级，发射荧光，荧光波长比激发
光波长长。
荧>激
7-2 提要 返回
VR S2
IC VR
S1
VR：振动驰豫 IC：内部转换 ISC：系间窜跃
ISC T1
1）. 共轭效应：产生荧光的有机物质，都 含有共轭双键体系，共轭体系越大，离域 大π键的电子越容易激发，荧光与磷光越容 易产生。
化合物 苯 萘
蒽
F
0.11 0.29
λexmax(nm) 205 286
λemmax (nm) 278 321
0.46 365 400
丁省 0.60 390 480
仪器分析第7章-分子发光分析法PPT课件
• 激发态分子从第一激发三重态 回到基态伴随的光辐射称 为磷光。
• 分子受化学能激发后产生的发光现象称为化学发光。
.
2
分子发光分析法的特点：
• 灵敏度高：比紫外-可见分光光谱法一般要高2-3个数量级。 • 选择性由于吸收光谱法：物质对光的吸收具有普遍性，但
吸光后并非都有发光现象。即便有发光现象，在吸收波长 和发射波长等方面不尽相同，这样就有可能通过调节激发 波长和发射波长来达到选择性测定的目的。 • 试样量小，操作简便 • 发光检测的灵敏度高，发光参数多：如发光光谱、发光强 度、发光寿命等各种发光特性对所研究体系的局部环境因 素有高度的敏感性
.
29
② 静态猝灭（组成化合物的猝灭）
由于部分荧光物质分子与猝灭剂分子生成非荧光的 配合物而产生的。此过程往往还会引起溶液吸收光谱的改 变。
③ 氧的猝灭作用
溶液中的溶解氧对有机化合物的荧光产生猝灭效应
第 7 章 分子发光分析法
molecular luminescence analysis
.
1
• 分子发光分析法包括荧光分析法、磷光分析法和化学发光 分析法。
• 这三种都是通过测量被激发的分子回到基态时所发射的光 辐射来进行分析的，不同之处在于光谱产生的机制。
• 分子受光子激发后，由第一电子激发单重态回到基态的任 一振动能级伴随的光辐射称为分子荧光。
.
8
非辐射能量传递过程
振动弛豫：同一电子能级内以热能量交换形式由高振动能级 至低相邻振动能级间的跃迁。发生振动弛豫的时间10 -12 s。 内转换：同多重度电子能级中,等能级间的无辐射能级交换。
通过内转换和振动弛豫，高激发单重态的电子跃回第一 激发单重态的最低振动能级。 外转换：激发分子与溶剂或其他分子之间产生相互作用而转 移能量的非辐射跃迁；
• 分子受化学能激发后产生的发光现象称为化学发光。
.
2
分子发光分析法的特点：
• 灵敏度高：比紫外-可见分光光谱法一般要高2-3个数量级。 • 选择性由于吸收光谱法：物质对光的吸收具有普遍性，但
吸光后并非都有发光现象。即便有发光现象，在吸收波长 和发射波长等方面不尽相同，这样就有可能通过调节激发 波长和发射波长来达到选择性测定的目的。 • 试样量小，操作简便 • 发光检测的灵敏度高，发光参数多：如发光光谱、发光强 度、发光寿命等各种发光特性对所研究体系的局部环境因 素有高度的敏感性
.
29
② 静态猝灭（组成化合物的猝灭）
由于部分荧光物质分子与猝灭剂分子生成非荧光的 配合物而产生的。此过程往往还会引起溶液吸收光谱的改 变。
③ 氧的猝灭作用
溶液中的溶解氧对有机化合物的荧光产生猝灭效应
第 7 章 分子发光分析法
molecular luminescence analysis
.
1
• 分子发光分析法包括荧光分析法、磷光分析法和化学发光 分析法。
• 这三种都是通过测量被激发的分子回到基态时所发射的光 辐射来进行分析的，不同之处在于光谱产生的机制。
• 分子受光子激发后，由第一电子激发单重态回到基态的任 一振动能级伴随的光辐射称为分子荧光。
.
8
非辐射能量传递过程
振动弛豫：同一电子能级内以热能量交换形式由高振动能级 至低相邻振动能级间的跃迁。发生振动弛豫的时间10 -12 s。 内转换：同多重度电子能级中,等能级间的无辐射能级交换。
通过内转换和振动弛豫，高激发单重态的电子跃回第一 激发单重态的最低振动能级。 外转换：激发分子与溶剂或其他分子之间产生相互作用而转 移能量的非辐射跃迁；
仪器分析分子发光分析法课件
第七章 分子发光分析法
分子发光：
M + 能量
光致发光：
M + hv
M*
M + hv
M*
M + hv'
第七章 分子发光分析法
第一节 分子荧光、磷光产生基本原理 第二节 荧光光谱与基本特征 第三节 荧光产率与分子结构的关系 第四节 影响荧光强度的环境因素 第五节 分子发光光谱仪结构流程 第六节 定量分析方法
共轭体系越大，荧光量子产率越高，向长波方向 移动。
化合物
苯 萘 蒽 丁省
量子产率φF 0.11 0.29 0.46 0.60
λex（nm） 205 286 365 390
λem（nm） 278 321 400 480
第三节 荧光产率与分子结构的关系
（三）、 刚性平面结构 1. 减少分子振动，减小外转换。 2. 增大分子吸光截面，增大摩尔吸光系数。
第一节 分子荧光磷光产生基本原理
(一)、非辐射跃迁
1. 振动弛豫：同一电子能级内以热能量交换形式由 高振动能级至低相邻振动能级间的跃迁。发生振动 弛豫的时间10 -12 s。
S2
hv
S0
e
第一节 分子荧光磷光产生基本原理 2. 内转换：相同多重度的电子能级中, 相等能级间的 非辐射能级交换。发生内转换的时间10-12 s。
外转换使荧光或磷光减弱或“猝灭”。
第一节 分子荧光磷光产生基本原理
(二)、辐射跃迁
1. 荧光发射：电子由第一激发单重态的最低振动能 级→基态各振动能级，发射时间约为10-7～10-9 s 。
发射荧光的能量比分子吸收的能量小，波长长。
S2
S1
T1
hv
hv′
S0 e
分子发光：
M + 能量
光致发光：
M + hv
M*
M + hv
M*
M + hv'
第七章 分子发光分析法
第一节 分子荧光、磷光产生基本原理 第二节 荧光光谱与基本特征 第三节 荧光产率与分子结构的关系 第四节 影响荧光强度的环境因素 第五节 分子发光光谱仪结构流程 第六节 定量分析方法
共轭体系越大，荧光量子产率越高，向长波方向 移动。
化合物
苯 萘 蒽 丁省
量子产率φF 0.11 0.29 0.46 0.60
λex（nm） 205 286 365 390
λem（nm） 278 321 400 480
第三节 荧光产率与分子结构的关系
（三）、 刚性平面结构 1. 减少分子振动，减小外转换。 2. 增大分子吸光截面，增大摩尔吸光系数。
第一节 分子荧光磷光产生基本原理
(一)、非辐射跃迁
1. 振动弛豫：同一电子能级内以热能量交换形式由 高振动能级至低相邻振动能级间的跃迁。发生振动 弛豫的时间10 -12 s。
S2
hv
S0
e
第一节 分子荧光磷光产生基本原理 2. 内转换：相同多重度的电子能级中, 相等能级间的 非辐射能级交换。发生内转换的时间10-12 s。
外转换使荧光或磷光减弱或“猝灭”。
第一节 分子荧光磷光产生基本原理
(二)、辐射跃迁
1. 荧光发射：电子由第一激发单重态的最低振动能 级→基态各振动能级，发射时间约为10-7～10-9 s 。
发射荧光的能量比分子吸收的能量小，波长长。
S2
S1
T1
hv
hv′
S0 e
分子发光分析法概况课件
分子发光分析法的优缺点
优点
高灵敏度
分子发光分析法通常具 有很高的灵敏度，能够 检测出低浓度的目标物
。
选择性
某些发光分子可以与目 标物发生特异性反应， 从而提高分析的选择性
。
操作简便
分子发光分析法通常操 作简单，所需仪器设备 相对简单，便于现场快
速检测。
缺点
背景干扰
发光分析法容易受到环 境背景光的影响，如日 光、荧光等，导致检测
01
02
研发能够延长发光分子寿命 的技术，以减少检测过程中
的误差和不确定性。
03
04
克服背景干扰
研究和发展能够有效排除背 景光干扰的技术和方法，以 提高检测的稳定性和准确性
。
拓展应用领域
进一步探索发光分析法在环 境监测、生物医药、食品安 全等领域的应用，以满足更
广泛的需求。
06 结论
总结分子发光分析法的概况与重要性
结果不稳定。
发光衰减
某些发光分子的发光强 度会随时间衰减，影响 检测的准确性和稳定性
。
成本较高
某些高灵敏度的发光分 子和仪器设备成本较高 ，限制了其在某些领域
的应用。
未来发展方向与挑战
提高灵敏度和选择性
延长发光寿命
进一步研发具有更高灵敏度 和选择性的发光分子，以满 足更低检测限和更高准确性
的需求。
新型的分子发光分析方法和技术不断 涌现，如荧光免疫分析、荧光偏振免 疫分析、时间分辨荧光免疫分析等。
02
分子发光分析法的基本原理
分子发光的过程与机制
01
分子发光是指分子吸收能量后，由基态跃迁至激发态，再由激 发态回到基态时释放光子的过程。
02
第七章-分子荧光法
第七章分子荧光分析法第一节概述物质的分子吸收一定的能量后，其电子从基态跃迁到激发态，如果在返回基态的过程中伴随有光辐射，这种现象称为分子发光（molecular luminescence），以此建立起来的分析方法，称为分子发光分析法。
物质因吸收光能激发而发光，称为光致发光（根据发光机理和过程的不同又可分为荧光和燐光）；因吸收电能激发而发光，称为电致发光；因吸收化学反应或生物体释放的能量激发而发光，称为化学发光或生物发光。
根据分子受激发光的类型、机理和性质的不同，分子发光分析法通常分为荧光分析法，燐光分析法和化学发光分析法。
荧光分析法历史悠久。
早在16世纪西班牙内科医生和植物学家N.Monardes，就发现含有一种称为“Lignum Nephriticum”的木头切片的水溶液中，呈现出极为可爱的天蓝色，但未能解释这种荧光现象。
直到1852年Stokes在考察奎宁和叶绿素的荧光时，用分光计观察到它们能发射比入射光波长稍长的光，才判明这种现象是这些物质在吸收光能后重新发射的不同波长的光，从而导入了荧光是光发射的概念，并根据荧石发荧光的性质提出“荧光”这一术语，他还论述了Stokes 位移定律和荧光猝灭现象。
到19世纪末，人们已经知道了包括荧光素、曙红、多环芳烃等600多种荧光化合物。
近十几年来，由于激光、微处理机和电子学新成就等科学科术的引入，大大推动了荧光分析理论的进步，促进了诸如同步荧光测定、导数荧光测定、时间分辨荧光测定、相分辨荧光测定、荧光偏振测定、荧光免疫测定、低温荧光测定、固体表面荧光测定、荧光反应速率法、三维荧光光谱技术和荧光光纤化学传感器等荧光分析方面的发展，加速了各种新型荧光分析仪器的问世，进一步提高了分析方法的灵敏度、准确度和选择性，解决了生产和科研中的不少难题。
目前，分子发光分析法在生物化学，分子生物学，免疫学，环境科学以及农牧产品分析，卫生检验、工农业生产和科学研究等领域得到了广泛的应用。
仪器分析分子发光课件
分子发光仪器分析的应用
环境监测
利用分子发光仪器分析技术检测水体、大气等环境中的有害物质，如 重金属离子、有机污染物等。
生物医学研究
利用分子发光仪器分析技术检测生物体内的生物分子、细胞等，如 DNA、蛋白质等，为疾病诊断和治疗提供依据。
食品安全检测
利用分子发光仪器分析技术检测食品中的有害物质，如农药残留、添 加剂等。
化学分析
利用分子发光仪器分析技术对化学物质进行定性和定量分析，如无机 物、有机物等。
04
分子发光仪器分析技术的前景
分子发光仪器分析技术的发展趋势
01
02
03
自动化与智能化
随着技术的进步，分子发 光仪器分析将更加自动化 和智能化，提高分析速度 和准确性。
高通量与高灵敏度
发展高通量和高灵敏度的 分子发光仪器，满足大规 模和复杂样品的分析需求 。
分子发光仪器分析的分类
荧光光谱法
利用荧光物质在特定波长光激发 下发出特定波长的荧光，通过对 荧光光谱的分析，实现对物质成
分和结构的分析。
化学发光法
某些化学反应能够释放出特定波长 的光子，通过对化学发光光谱的分 析，实现对物质成分和结构的分析 。
生物发光法
某些生物体能够发出特定波长的光 子，通过对生物发光光谱的分析， 实现对生物体成分和生理状态的分 析。
食品安全领域
用于食品成分分析、添加 剂检测以及农药残留检测 等，保障食品安全。
分子发光仪器分析技术的挑战与机遇
挑战
高灵敏度与特异性、复杂样品处 理、仪器小型化与便携化等。
机遇
随着新材料的发现、纳米技术的 应用以及跨学科的交叉融合，分 子发光仪器分析技术将迎来更广 阔的发展空间和应用前景。
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1. 荧光量子产率
荧光量子产率（）：
吸 发射 收的 的光 光量 量 吸 荧子 子 收 光数 数 强 的 强IfI收 光 ）a度 ） （
7-1-3 荧光的产生与分子结构的关系
• 分子产生荧光必须具备两个条件： • 物质分子必须具有能吸收一定频率紫外可见辐射
的特征结构，分子必须具有吸光的结构 • 吸光后被激发的分子还必须具有高的荧光量子产
率，许多吸光物质不一定发荧光，就是由于他们 的吸光分子的荧光量子产率不高，而是将其吸收 的能量与溶剂分子或其他溶质分子的相互碰撞中 消耗掉了，因此不能发生荧光。
荧光激发光谱与吸收光谱相近。
简述分子荧光光谱常与其吸收光谱呈镜像对称关系, 而又不完全对称, 且荧光光谱的波长较长的理由。
[答](1)物质的吸收光谱是物质吸收光能后,由基态跃迁至 较高激发态的各个振动能级，产生吸收光谱的形状是由 激发态的能级分布决定的。 (2)分子荧光光谱是由基态的振动能级分布决定的。两者 情况相似,但又不相同,再加上物质分子在激发态和基态 受溶剂作用及环境的影响不同。
激发单重态和激发三重态性质的不同点：
（1）单重态分子所有电子自旋都是配对的，具有抗磁性； 而激发三重态分子是顺磁性。
（2）激发单重态的平均寿命为10-8-10-6s，激发三重态的平均 寿命长达10-4-10s或更长。
（3）基态到激发单重态的激发是允许的跃迁，基态到激发 三重态的激发，实际属于禁阻跃迁的。
样）成镜像对称关系。
荧光激发光谱
荧光发射光谱
200 250 300 350 400 450 500 nm
蒽的激发光谱和荧光光谱
什么是分子荧光发射光谱与荧光激发光谱?何者与吸收光谱相似?
(1) 荧光激发光谱: 固定荧光发射波长, 扫描荧光激发波长, 所得到的激发波长与荧光强度的一维光谱曲线。
荧光发射光谱: 固定荧光激发波长, 扫描荧光发射波长, 所得到的发射波长与荧光强度的一维光谱曲线。 (2) 荧光发射光谱是供应能量使试样增加能量后，针对发 射的荧光所记录的光谱, 荧光激发光谱是以荧光为光源照射 试样后, 针对试样吸收能量所记录的光谱。
外转换使荧光或磷光减弱或“猝灭”。 系间跨越：不同多重态,有重叠的振动能级间的非辐射跃迁。
改变电子自旋，禁阻跃迁，通过自旋—轨道耦合进行。
辐射能量传递过程
荧光发射：电子由第一激发单重态的最低振动能级→基态（
多为 S1→ S0跃迁），发射波长为 ‘2的荧光； 10-7～10 -9 s 。
由图可见，发射荧光的能量比分子吸收的能量小，波长
S2
系间跨越
S1
能
T1 T2
量
发发吸射来自外转换射收
荧
磷 振动弛豫
光
光
S0
3
1
2 2
7-1-2 激发光谱和发射光谱
荧光(磷光)：光致发光，照射光波长如何选择？
1. 荧光(磷光)的激发光谱曲线 固定测量波长(选最大发射波长)，化合物发射的荧光(磷
光)强度与照射光波长的关系曲线 。 激发光谱曲线的最高处，处于激发态的分子最多，荧光
（4）激发三重态的能量较相应的单重态的能量稍低（洪特 规则）。
2. 分子的去活化过程
电子处于激发态是不稳定状态，返回基态时，通过辐射跃 迁(发光)和无辐射跃迁等方式失去能量；
传递途径
辐射跃迁
无辐射跃迁
荧光
磷光
系间跨越 内转换 外转换 振动弛豫
激发态停留时间短、返回速度快的途径，发生的几率大， 发光强度相对大； 荧光：10-8～10 -6 s,第一激发单重态的最低振动能级→基态； 磷光：10-4～10s；第一激发三重态的最低振动能级→基态；
• 分子受化学能激发后产生的发光现象称为化学发光。
分子发光分析法的特点：
• 灵敏度高：比紫外-可见分光光谱法一般要高2-3个数量级。 • 选择性由于吸收光谱法：物质对光的吸收具有普遍性，但
吸光后并非都有发光现象。即便有发光现象，在吸收波长 和发射波长等方面不尽相同，这样就有可能通过调节激发 波长和发射波长来达到选择性测定的目的。 • 试样量小，操作简便 • 发光检测的灵敏度高，发光参数多：如发光光谱、发光强 度、发光寿命等各种发光特性对所研究体系的局部环境因 素有高度的敏感性
长；
‘ 2
>
2
>
1
；
磷光发射：电子由第一激发三重态的最低振动能级→基态（
T1 → S0跃迁）； 电子由S0进入T1的可能过程：（ S0 → T1禁阻跃迁）
S0 →激发→振动弛豫→内转移→系间跨越→振动弛豫→ T1 发光速度很慢： 10-4～100 s 。
光照停止后，可持续一段时间。
内转换
振动弛豫 内转换
仪器分析课件第7章-分子 发光分析法
• 分子发光分析法包括荧光分析法、磷光分析法和化学发光 分析法。
• 这三种都是通过测量被激发的分子回到基态时所发射的光 辐射来进行分析的，不同之处在于光谱产生的机制。
• 分子受光子激发后，由第一电子激发单重态回到基态的任 一振动能级伴随的光辐射称为分子荧光。
• 激发态分子从第一激发三重态 回到基态伴随的光辐射称为 磷光。
强度最大；
2.荧光光谱(或磷光光谱)
• 固定激发光波长(选最大激发波长), 化合物发射的荧光(或 磷光强度)与发射光波长关系曲线
荧光发射光谱 荧光激发光谱
磷光光谱
200
260
320
380 440 500 560 620
室温下菲的乙醇溶液荧（磷）光光谱
3.激发光谱与发射光谱的关系
（1） Stokes(斯托克斯)位移 激发光谱与发射光谱之间的波长差值。发射光谱的波长比
激发光谱的长，振动弛豫消耗了能量。 （2） 荧光光谱的形状与激发波长无关 电子跃迁到不同激发态能级，吸收不同波长的能量(如能级
图2 ,1)，产生不同吸收带，但均回到第一激发单重态的最低 振动能级再跃迁回到基态，产生波长一定的荧光(如2′)。
（3） 镜像规则 通常荧光发射光谱与它的吸收光谱（与激发光谱形状一
非辐射能量传递过程
振动弛豫：同一电子能级内以热能量交换形式由高振动能级 至低相邻振动能级间的跃迁。发生振动弛豫的时间10 -12 s。 内转换：同多重度电子能级中,等能级间的无辐射能级交换。
通过内转换和振动弛豫，高激发单重态的电子跃回第一 激发单重态的最低振动能级。 外转换：激发分子与溶剂或其他分子之间产生相互作用而转 移能量的非辐射跃迁；