第7章化学发光法
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（2）线性范围宽—— 一般有5~6个数量级 （3）仪器设备简单，成本低廉 （4）分析速度快，易实现自动化 （5）局限性：可供发光用的试剂有限
发光机理有待进一步研究 定性能力差
2. 化学发光分析的基本原理
2.1.化学发光反应的基本条件
发光反应必须满足以下条件 1. 化学反应必须产生足够的化学能 化学发光基于化学反应提供足够的能量
• 利用鲁米诺发光体系可以测定50余种元素和大量 有机和无机化合物，灵敏度都比较高。
• 鲁米诺化学发光体系还可用于许多生化反应研究， 常常涉及到H2O2的产生或H2O2参加反应。
2.3.2.气相化学发光
——广泛应用于大气污染监测、可监测空气中的O3； NO；NO2；SO2；H2S；CO；乙烯等。
• 在原气子相氧中 也O能3氧能化氧N化ON、OS、O乙2、烯C等O产等生产化生学化发学光发，光 例： NO + O3 → NO2* + O2 NO2* → NO2 +h
激发光
激发态
化学反应
激发态 基态
基态
化学发光与荧光的主要区别： 受激发时所需的能量来源不同
化学发光：需要化学反应过程中所提供的化学能激发 而发光 荧光：光源激发而发光
1.2.化学发光分析具有以下特点
（1）灵敏度高——例：用荧光素酶和三磷酸腺苷ATP 的化学发光反应，可测定低至2×10-17 mol·L-1 ATP
第7章化学发光法
秋夕
杜牧
银烛秋光冷画屏， 轻罗小扇扑流萤。 天阶夜色凉如水， 坐看牵牛织女星。
1.概述
1.1.基本原理
化学反应
激发态 基态
化学发光是由化学反应提供的能量激发物质所产生的光 辐射。生物发光是指产生于生物体系中的化学发光。基于这 类发光现象的分析方法，称为化学发光（或生物发光）分析 法。
NH2 O NH NH
[ 氧化剂 OH-
NH2
COO
Βιβλιοθήκη Baidu]*
O
COO
3 –氨基苯二甲酰环肼
NH2 COO
+hv
COO
425 nm
反应产生的化学能被产物氨基邻苯二甲酸根 吸收，处于激发状态，返回基态时发射荧光
可检测低至10-9 mol·L-1 的H2O2
• 鲁米诺与H2O2的化学反应，可以被一些痕量的过 渡金属元素所催化，使发出的光大大增强，由此 可测定Co（Ⅱ）,Cu（Ⅱ）, Ni（Ⅱ）, Cr（Ⅲ）， Fe（Ⅱ Ⅲ ），Ag（Ⅰ），Au（Ⅲ ），Mn (Ⅱ) ， Hg（Ⅱ ）Os（Ⅲ ⅣⅤ），Ru（Ⅵ），V（Ⅳ）， Ir（Ⅳ）等金属离子，检测限由0.01~40 g·mL-1 不等
激发态分子的化学效率
• 化学发光效率CL
发射的光子数
激发态分子的发光效率
CL参加反应的分子 数 r f
激发态分子数发射的光子数 参加反应的分子激数发态分子数
r 取决于发光所依据的化学反应本身 f 与荧光效率的影响因素相同，既取决于发光体 本身的结构和性质，也受环境的影响。
化学发光强度
• 具有高效率的化学发光是生物体中。亦称生物发 光。如：萤火虫发光反应的效率几乎接近100%。 非生物体的化学发光效率一般不超过1%
发射的光子数
CL参加反应的分子数r f
激发态分子数发射的光子数 参加反应的分子激数发态分子数
注射器
光电倍增管
仪器具有设备简单，造价低，体积小，灵敏度高等优点。 缺点：手工进样重复性差，测定精密度不高；难以实现 自动化，分析效率低。
2.4.2. 流动注射式
是动态测量法， 试液和试剂通过蠕 动泵传送，并在流 动中进样混合，恰 好流动至盘管中反 应发光，流动注射 式发光分析的自动 化程度、精密度和 准确度都比较高， 分析速度快，适用 于批量试样的测定。
• 化学发光强度 ICL（t）与反应速度、化学发光效 率有如下关系
ICL(t)
CL
dc dt
ICL随时间和反应物的消耗逐渐减小
对下列化学发光反应 A +B →C* +D
C + h
A + B →C* +D
• A为待测物质，C为发光物质，当反应物B的浓度 远远过量于待测物浓度时，B的浓度可认为是常 数。因此，发光反应可视为一级反应
dcA dt
k1cA
IC(Lt)CL ddA ctCL k1cA
t 时刻的发光强度与该时刻的分析物浓度成正比 化学发光总强度与分析物浓度呈线性关系。根据
已知时间内的发光总强度来定量分析。
发光总强度 SICd L t CLd dA c d t t CL cA
2.3.化学发光反应的类型
2.3.1. 液相化学发光
（≥600nm） 常温下产生化学发光，灵敏度可达1ng·mL-1 测定范围0.01~10000 g·mL-1 CO + O（原子氧） →CO2* CO2* → CO2 +h
（=300~500nm） 灵敏度为1ng·mL-1
2.4.化学发光分析仪器
2.4.1. 分立取样式
——是一种在静态下测量发光信号的装置，它利用移 液管或注射器取一定量的试剂与试样加入发光反应池中混 合，化学发光反应立即发生，发光信号通过光电倍增管检 测，记录下发光强度。根据发光峰面积的积分值或峰高进 行定量分析。
A + B → C* +D 产物接受反应能被激发 在可见光区观察化学发光，需170~300kJ·mol-1激发能。具 有过氧化物中间产物的氧化还原反应可满足要求。化学反应 多是在有O3、H2O2等参加的高能反应中。 2. 处于激发态分子能够以辐射跃迁的方式返回基态
C* → C + h
2.2.化学发光效率和发光强度
No Image
I
2000 1800 1600 1400 1200 1000
800 600 400 200
0 0
20000
40000
根据峰高计算含量
60000
T/ms
80000
100000
120000
谢谢观赏
——研究和应用的比较广泛的有鲁米诺（Luminol） 光泽精、没食子酸、洛粉碱、过氧草酸盐等。
• 鲁米诺是最常用的发光试剂，它可以测定Cl2、I2、 HOCl、OCl-、H2O2、O2和NO2，产生化学发光反 应时量子效率为0.01~0.05。
• 鲁米诺（3 –氨基苯二甲酰环肼）在碱性溶液中和 H2O2等氧化剂反应生成最大波长为425 nm的光辐 射。
发光机理有待进一步研究 定性能力差
2. 化学发光分析的基本原理
2.1.化学发光反应的基本条件
发光反应必须满足以下条件 1. 化学反应必须产生足够的化学能 化学发光基于化学反应提供足够的能量
• 利用鲁米诺发光体系可以测定50余种元素和大量 有机和无机化合物，灵敏度都比较高。
• 鲁米诺化学发光体系还可用于许多生化反应研究， 常常涉及到H2O2的产生或H2O2参加反应。
2.3.2.气相化学发光
——广泛应用于大气污染监测、可监测空气中的O3； NO；NO2；SO2；H2S；CO；乙烯等。
• 在原气子相氧中 也O能3氧能化氧N化ON、OS、O乙2、烯C等O产等生产化生学化发学光发，光 例： NO + O3 → NO2* + O2 NO2* → NO2 +h
激发光
激发态
化学反应
激发态 基态
基态
化学发光与荧光的主要区别： 受激发时所需的能量来源不同
化学发光：需要化学反应过程中所提供的化学能激发 而发光 荧光：光源激发而发光
1.2.化学发光分析具有以下特点
（1）灵敏度高——例：用荧光素酶和三磷酸腺苷ATP 的化学发光反应，可测定低至2×10-17 mol·L-1 ATP
第7章化学发光法
秋夕
杜牧
银烛秋光冷画屏， 轻罗小扇扑流萤。 天阶夜色凉如水， 坐看牵牛织女星。
1.概述
1.1.基本原理
化学反应
激发态 基态
化学发光是由化学反应提供的能量激发物质所产生的光 辐射。生物发光是指产生于生物体系中的化学发光。基于这 类发光现象的分析方法，称为化学发光（或生物发光）分析 法。
NH2 O NH NH
[ 氧化剂 OH-
NH2
COO
Βιβλιοθήκη Baidu]*
O
COO
3 –氨基苯二甲酰环肼
NH2 COO
+hv
COO
425 nm
反应产生的化学能被产物氨基邻苯二甲酸根 吸收，处于激发状态，返回基态时发射荧光
可检测低至10-9 mol·L-1 的H2O2
• 鲁米诺与H2O2的化学反应，可以被一些痕量的过 渡金属元素所催化，使发出的光大大增强，由此 可测定Co（Ⅱ）,Cu（Ⅱ）, Ni（Ⅱ）, Cr（Ⅲ）， Fe（Ⅱ Ⅲ ），Ag（Ⅰ），Au（Ⅲ ），Mn (Ⅱ) ， Hg（Ⅱ ）Os（Ⅲ ⅣⅤ），Ru（Ⅵ），V（Ⅳ）， Ir（Ⅳ）等金属离子，检测限由0.01~40 g·mL-1 不等
激发态分子的化学效率
• 化学发光效率CL
发射的光子数
激发态分子的发光效率
CL参加反应的分子 数 r f
激发态分子数发射的光子数 参加反应的分子激数发态分子数
r 取决于发光所依据的化学反应本身 f 与荧光效率的影响因素相同，既取决于发光体 本身的结构和性质，也受环境的影响。
化学发光强度
• 具有高效率的化学发光是生物体中。亦称生物发 光。如：萤火虫发光反应的效率几乎接近100%。 非生物体的化学发光效率一般不超过1%
发射的光子数
CL参加反应的分子数r f
激发态分子数发射的光子数 参加反应的分子激数发态分子数
注射器
光电倍增管
仪器具有设备简单，造价低，体积小，灵敏度高等优点。 缺点：手工进样重复性差，测定精密度不高；难以实现 自动化，分析效率低。
2.4.2. 流动注射式
是动态测量法， 试液和试剂通过蠕 动泵传送，并在流 动中进样混合，恰 好流动至盘管中反 应发光，流动注射 式发光分析的自动 化程度、精密度和 准确度都比较高， 分析速度快，适用 于批量试样的测定。
• 化学发光强度 ICL（t）与反应速度、化学发光效 率有如下关系
ICL(t)
CL
dc dt
ICL随时间和反应物的消耗逐渐减小
对下列化学发光反应 A +B →C* +D
C + h
A + B →C* +D
• A为待测物质，C为发光物质，当反应物B的浓度 远远过量于待测物浓度时，B的浓度可认为是常 数。因此，发光反应可视为一级反应
dcA dt
k1cA
IC(Lt)CL ddA ctCL k1cA
t 时刻的发光强度与该时刻的分析物浓度成正比 化学发光总强度与分析物浓度呈线性关系。根据
已知时间内的发光总强度来定量分析。
发光总强度 SICd L t CLd dA c d t t CL cA
2.3.化学发光反应的类型
2.3.1. 液相化学发光
（≥600nm） 常温下产生化学发光，灵敏度可达1ng·mL-1 测定范围0.01~10000 g·mL-1 CO + O（原子氧） →CO2* CO2* → CO2 +h
（=300~500nm） 灵敏度为1ng·mL-1
2.4.化学发光分析仪器
2.4.1. 分立取样式
——是一种在静态下测量发光信号的装置，它利用移 液管或注射器取一定量的试剂与试样加入发光反应池中混 合，化学发光反应立即发生，发光信号通过光电倍增管检 测，记录下发光强度。根据发光峰面积的积分值或峰高进 行定量分析。
A + B → C* +D 产物接受反应能被激发 在可见光区观察化学发光，需170~300kJ·mol-1激发能。具 有过氧化物中间产物的氧化还原反应可满足要求。化学反应 多是在有O3、H2O2等参加的高能反应中。 2. 处于激发态分子能够以辐射跃迁的方式返回基态
C* → C + h
2.2.化学发光效率和发光强度
No Image
I
2000 1800 1600 1400 1200 1000
800 600 400 200
0 0
20000
40000
根据峰高计算含量
60000
T/ms
80000
100000
120000
谢谢观赏
——研究和应用的比较广泛的有鲁米诺（Luminol） 光泽精、没食子酸、洛粉碱、过氧草酸盐等。
• 鲁米诺是最常用的发光试剂，它可以测定Cl2、I2、 HOCl、OCl-、H2O2、O2和NO2，产生化学发光反 应时量子效率为0.01~0.05。
• 鲁米诺（3 –氨基苯二甲酰环肼）在碱性溶液中和 H2O2等氧化剂反应生成最大波长为425 nm的光辐 射。