分子荧光光谱法优秀课件
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一个分子的外层电子能级包括 S0（基态）和第1至第 n的 电子激发的单重激发态S1，S2，….. Sn ，第1至第 n的电子激 发的三重激发态T1….. Tn ，每个电子能级又包括一系列能量 非常接近的振动能级。
分子吸收了紫外-可见光后，基态分子中的电子只能跃迁 到激发单重态的不同振动能级上，根据自旋禁律，不能直接 跃迁到激发三重态的各个振动能级上。
性 M=2S+1=1 (M 为磁量子数)，因此，基态的多
重性为1，分子是抗（反）磁性的，其能级不受外 界磁场影响而分裂，称“单重态”；
单重激发态：
当基态分子的一个成对电子吸收光辐射后，被 激发跃迁到能量较高的轨道上，通常它的自旋 方向不改变，即两个电子的自旋方向仍相反， 总自旋量子数S=0， M=2S+1=1，则分子处于的激 发态仍是单重态，即“单重激发态”；
由于三重态寿命较长，因而发生振动弛豫及外转换的几率 也高，失去激发能的可能性大，以致在室温条件下很难观 察到溶液中的磷光现象。因此，试样采用液氮冷冻降低其 它去活化才能观察到某些分子的磷光。
处于激发态的分Hale Waihona Puke Baidu，可以通过上述不同途径回到基态，哪 种途径的速度快，哪种途径就优先发生。
如果发射荧光使受激分子去活化过程与其他过程相比较快， 则荧光发生几率高，强度大。
分子能产生荧光或磷光，首先要求分子结构能吸收紫 外和可见辐射。通常，分子吸收辐射的能力愈强，则产生 的荧光或磷光也愈强。
荧光体系：几乎都是含有一个或几个苯环的复杂的有机化 合物。
在这些化合物中能产生最强荧光的吸收过程通常包含 有π π*跃迁而达到电子激发态的。
六、分析方法
• 波长扫描 • 时间扫描 • 3-D扫描
处于激发态的分子不稳定，在较短的时间内可通过不同 途径释放多余的能量（辐射或非辐射跃迁）回到基态，这个 过程称为“去活化过程”。
1. 振动弛豫：在溶液中，处于激发态的溶质 分子与溶剂分子间发生碰撞，把一部分 能量以热的形式迅速传递给溶剂分子 （环境）回到同一电子激发态的最低振 动能级。
2. 内转换：当激发态S2 的较低振动能级与S1 的较高振动能级的能量相当或重叠时， 分子有可能从S2 的振动能级以无辐射方 式过渡到S1 的能量相等的振动能级上， 这一无辐射过程称为“内转换”。
1、波长扫描
给定发射波长，在激发波长的某一范围内进行扫描。
EM波长：200-890 nm EX 开始波长： 200~890nm EX 结束波长： 210~900nm 给定激发波长，在发射波长的某一范围内进行扫描。 EX波长：200-900 nm EM 开始波长：200~890nm EM 结束波长：210~900nm
倍频峰
四、溶液荧光光谱特征
斯托克斯位移 在溶液荧光光谱中，荧光波长总是
大于激发光波长。激发与发射之间存在 着一定的能量损失。
荧光光谱的形状与激发波长无关
荧光光谱与激发光谱呈镜像关系
五、荧光与分子结构的关系
物质分子结构与荧光的发生及荧光强度紧密相关，根 据物质的分子结构可判断物质的荧光特性。
3.系间跨跃：当电子单重激发态的最低振动能 级与电子三重激发态的较高振动能级相 重叠时，发生电子自旋状态改变的 S—T 跃迁，这一过程称为 “系间跨跃” 。
4.外转换：激发态分子与溶剂分子或其他溶质 分子相互作用而以非辐射形式转移掉能 量回到基态的过程。
5. 荧光发射：当激发态的分子通过振动驰豫——内转换——振动驰豫到达单重激发态的 最低振动能级时，单重激发态最低振动能级的电子可通过发射辐射（光子）跃回到基态 的不同振动能级，此过程称为 “荧光发射”。 6. 磷光发射：三重激发态最低振动能级的分子以发射辐射（光子）的形式回到基态的不 同振动能级，此过程称为 “磷光发射”。
激发光谱。
从激发光谱图上可找到发生荧光强度最强的激发波
长lex，选用 lex可得到强度最大的荧光。
2、荧光光谱 如果保持激发光的波长和强度不变，测量不同波长处荧
光的强度分布，将荧光的波长为横座标，荧光强度为纵座标
作F- l 光谱图便得到荧光光谱或称发射光谱。 荧光光谱中荧光强度最强的波长为 lem 。
荧光（Fluorescence）：当激发光停止照射后，发光过 程几乎立即停止（10-9——10-6秒）
磷光（Phosphorescence）：将持续一段时间（ 10-3—— 10秒）
二、荧光、磷光产生原理
1、分子的激发态——单重激发态和三重激发态
单重态：
大多数分子含有偶数电子，在基态时，这些电 子成对地存在于能量最低的各 个原子或分子轨道中， 根据Pauli不相容原理，一个给定轨道中的两个电子， 必定具有相反方向的自旋，即自旋量子数分别为 1/2、-1/2，电子总自旋量子数等于零：S=½ +(½ )=0，即基态没有净自旋，其电子能态的多重
如果发射荧光使受激分子去活化过程与其他过程相比较慢， 则荧光很弱或不发生。
三、激发光谱与荧光光谱
1、激发光谱 将激发荧光的光源用单色器分光，连续改变激发光
波长，固定荧光发射波长，测定不同波长激发光下物质
溶液发射的荧光强度(F)，以激发光的波长为横座标， 荧光强度为纵座标作F—l光谱图，便可得到荧光物质的
分子荧光光谱法优秀课件
分子荧光光谱法又称分子发光光谱法或 荧光分光光度法，即通常所谓的荧光分析法。 该法是一种利用某一波长的光线照射试样， 使试样吸收这一辐射，然后再发射出波长相 同或波长较长的光线的化学分析方法。
•定性
•定量
一、光致发光（Photoluminescent）
分子吸收了紫外-可见光的辐射后，它的电子能级跃迁至 激发态，然后以热能形式将这一部分能量释放出来，本身 又回复到基态。如果吸收辐射能后处于电子激发态的分子 以发射辐射的方式释放这一部分能量，再发射的波长可以 同分子所吸收的波长相同，也可以不同。
三重激发态：
如果电子在跃迁过程中，还伴随着自旋方向的 改变，这时便具有两个自旋不配对的电子，即两 个电子的自旋量子数都为1/2，电子总自旋量子数 不等于零，而等于1： S=1/2+1/2=1 ，其多重性： M=2S+1=3，即分子在磁场中受到影响而产生能级 分裂，这种受激态称为“三重激发态”；
2、分子去活化过程及荧光的发生
分子吸收了紫外-可见光后，基态分子中的电子只能跃迁 到激发单重态的不同振动能级上，根据自旋禁律，不能直接 跃迁到激发三重态的各个振动能级上。
性 M=2S+1=1 (M 为磁量子数)，因此，基态的多
重性为1，分子是抗（反）磁性的，其能级不受外 界磁场影响而分裂，称“单重态”；
单重激发态：
当基态分子的一个成对电子吸收光辐射后，被 激发跃迁到能量较高的轨道上，通常它的自旋 方向不改变，即两个电子的自旋方向仍相反， 总自旋量子数S=0， M=2S+1=1，则分子处于的激 发态仍是单重态，即“单重激发态”；
由于三重态寿命较长，因而发生振动弛豫及外转换的几率 也高，失去激发能的可能性大，以致在室温条件下很难观 察到溶液中的磷光现象。因此，试样采用液氮冷冻降低其 它去活化才能观察到某些分子的磷光。
处于激发态的分Hale Waihona Puke Baidu，可以通过上述不同途径回到基态，哪 种途径的速度快，哪种途径就优先发生。
如果发射荧光使受激分子去活化过程与其他过程相比较快， 则荧光发生几率高，强度大。
分子能产生荧光或磷光，首先要求分子结构能吸收紫 外和可见辐射。通常，分子吸收辐射的能力愈强，则产生 的荧光或磷光也愈强。
荧光体系：几乎都是含有一个或几个苯环的复杂的有机化 合物。
在这些化合物中能产生最强荧光的吸收过程通常包含 有π π*跃迁而达到电子激发态的。
六、分析方法
• 波长扫描 • 时间扫描 • 3-D扫描
处于激发态的分子不稳定，在较短的时间内可通过不同 途径释放多余的能量（辐射或非辐射跃迁）回到基态，这个 过程称为“去活化过程”。
1. 振动弛豫：在溶液中，处于激发态的溶质 分子与溶剂分子间发生碰撞，把一部分 能量以热的形式迅速传递给溶剂分子 （环境）回到同一电子激发态的最低振 动能级。
2. 内转换：当激发态S2 的较低振动能级与S1 的较高振动能级的能量相当或重叠时， 分子有可能从S2 的振动能级以无辐射方 式过渡到S1 的能量相等的振动能级上， 这一无辐射过程称为“内转换”。
1、波长扫描
给定发射波长，在激发波长的某一范围内进行扫描。
EM波长：200-890 nm EX 开始波长： 200~890nm EX 结束波长： 210~900nm 给定激发波长，在发射波长的某一范围内进行扫描。 EX波长：200-900 nm EM 开始波长：200~890nm EM 结束波长：210~900nm
倍频峰
四、溶液荧光光谱特征
斯托克斯位移 在溶液荧光光谱中，荧光波长总是
大于激发光波长。激发与发射之间存在 着一定的能量损失。
荧光光谱的形状与激发波长无关
荧光光谱与激发光谱呈镜像关系
五、荧光与分子结构的关系
物质分子结构与荧光的发生及荧光强度紧密相关，根 据物质的分子结构可判断物质的荧光特性。
3.系间跨跃：当电子单重激发态的最低振动能 级与电子三重激发态的较高振动能级相 重叠时，发生电子自旋状态改变的 S—T 跃迁，这一过程称为 “系间跨跃” 。
4.外转换：激发态分子与溶剂分子或其他溶质 分子相互作用而以非辐射形式转移掉能 量回到基态的过程。
5. 荧光发射：当激发态的分子通过振动驰豫——内转换——振动驰豫到达单重激发态的 最低振动能级时，单重激发态最低振动能级的电子可通过发射辐射（光子）跃回到基态 的不同振动能级，此过程称为 “荧光发射”。 6. 磷光发射：三重激发态最低振动能级的分子以发射辐射（光子）的形式回到基态的不 同振动能级，此过程称为 “磷光发射”。
激发光谱。
从激发光谱图上可找到发生荧光强度最强的激发波
长lex，选用 lex可得到强度最大的荧光。
2、荧光光谱 如果保持激发光的波长和强度不变，测量不同波长处荧
光的强度分布，将荧光的波长为横座标，荧光强度为纵座标
作F- l 光谱图便得到荧光光谱或称发射光谱。 荧光光谱中荧光强度最强的波长为 lem 。
荧光（Fluorescence）：当激发光停止照射后，发光过 程几乎立即停止（10-9——10-6秒）
磷光（Phosphorescence）：将持续一段时间（ 10-3—— 10秒）
二、荧光、磷光产生原理
1、分子的激发态——单重激发态和三重激发态
单重态：
大多数分子含有偶数电子，在基态时，这些电 子成对地存在于能量最低的各 个原子或分子轨道中， 根据Pauli不相容原理，一个给定轨道中的两个电子， 必定具有相反方向的自旋，即自旋量子数分别为 1/2、-1/2，电子总自旋量子数等于零：S=½ +(½ )=0，即基态没有净自旋，其电子能态的多重
如果发射荧光使受激分子去活化过程与其他过程相比较慢， 则荧光很弱或不发生。
三、激发光谱与荧光光谱
1、激发光谱 将激发荧光的光源用单色器分光，连续改变激发光
波长，固定荧光发射波长，测定不同波长激发光下物质
溶液发射的荧光强度(F)，以激发光的波长为横座标， 荧光强度为纵座标作F—l光谱图，便可得到荧光物质的
分子荧光光谱法优秀课件
分子荧光光谱法又称分子发光光谱法或 荧光分光光度法，即通常所谓的荧光分析法。 该法是一种利用某一波长的光线照射试样， 使试样吸收这一辐射，然后再发射出波长相 同或波长较长的光线的化学分析方法。
•定性
•定量
一、光致发光（Photoluminescent）
分子吸收了紫外-可见光的辐射后，它的电子能级跃迁至 激发态，然后以热能形式将这一部分能量释放出来，本身 又回复到基态。如果吸收辐射能后处于电子激发态的分子 以发射辐射的方式释放这一部分能量，再发射的波长可以 同分子所吸收的波长相同，也可以不同。
三重激发态：
如果电子在跃迁过程中，还伴随着自旋方向的 改变，这时便具有两个自旋不配对的电子，即两 个电子的自旋量子数都为1/2，电子总自旋量子数 不等于零，而等于1： S=1/2+1/2=1 ，其多重性： M=2S+1=3，即分子在磁场中受到影响而产生能级 分裂，这种受激态称为“三重激发态”；
2、分子去活化过程及荧光的发生