《荧光分析法》PPT课件

➢ 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 荧光光谱和激发光谱大 致成镜像对称；
⑶ 荧光发射光谱的形状与 激发光波长无关。
图11-3蒽的激发光谱和荧光光谱
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3.2 基本原理>>
3.2.2 激发光谱和发射光谱
/nm 图11-4 蒽(乙醇)的激发光谱和不同激发波长下的荧光发射光谱
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3.2 基本原理>>
3.2.1 分子荧光光谱的产生
1. 分子能级与电子能级的多重态 2. 荧光和磷光的产生
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3.2 基本原理>>
3.2.1分子荧光光谱的产生
1. 分子能级与电子能级的多重态 ※ 基态：处于基态的分子，由于成对电子填充在能量
最低的各轨道中，能量最低最稳定，所处的能态称 为基线单重态(图示A状态)。 ※ 单重态：当基态一对电子中的一个被激发到较高能 级，其自旋方向不会立刻改变，分子仍处于单重 态—激发单重态(图示B状态)。 ※ 三重态：如果某电子在跃迁过程中，发生自旋方向 改变，则分子具有两个自旋不配对、自旋方向平行 的电子，即分子处于激发三重态。激发三重态能量 比激发单重态略低(图示C状态)。
⑵ 分子的刚性和共平面性：具有刚性平面性结构的分 子荧光量子产率高。
3.2.4 影响物质发光的因素>>1.内部因素
➢ 内部因素：分子结构对荧光效率的影响。物质分子 有强的紫外吸收和一定的荧光产率是发射荧光的两 个必备条件。分子结构中有π→π﹡跃迁（K带强吸 收）或n→π﹡跃迁（R带弱吸收）。
⑴ 长共轭结构：分子中必须具有大的共轭π键结构。 共轭度越大，发射波长长移，发光强度增加。
相互碰撞而失去能量的过程。 • 系间窜越：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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3.2 基本原理>>
3.2.2 激发光谱和发射光谱
➢ 任何荧光化合物都具有激发光谱(吸收光谱)和发射 光谱(荧光或磷光光谱)两种特征光谱
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3.2 基本原理>>
3.2.2 激发光谱和发射光谱
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3.2 基本原理>>3.2.1分子荧光光谱的产生>>
2. 荧光和磷光的产生
➢ 辐射跃迁－发光失活 • 荧振动光能：级激回发到态基分态子S从0第所一发激出发的单辐线射态。S1的最低 • 磷振动光能：级激回发到态基分态子S从0第所一发激出发的三辐重射态。T1的最低 • 波长关系：激发光＜荧光＜磷光。
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3.2 基本原理>>3.2.1分子荧光光谱的产生>>
2. 荧光和磷光的产生
➢ 无辐射失活 • 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 • 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。 • 外转换：激发态分子与溶剂、溶质分子之间发生
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3.2 基本原理>>3.2.1分子荧光光谱的产生>>
2. 荧光和磷光的产生
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
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荧光 磷光
振动驰豫 内转换 外转换 系间窜跃
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3.2 基本原理>>3.2.1分子荧光光谱的产生>>
2. 荧光和磷光的产生
➢ 复习电磁波谱：光的波粒二象性
c， 1 c ； E h h c hc
• F0、Ft ：开始时和t时的荧光强度，K为衰减常数。
➢ 荧光产率()：又称为荧光量子产率、荧光效率。
荧光产率
发射荧光的光子数 吸收激发光的光子数
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3.2 基本原理>>
3.2.4 影响物质发光的因素
1.内部因素：分子结构对荧光效率的影响 2.外部因素：外界条件对荧光效率的影响
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3.2 基本原理>>
λ/nm 0.01 10
400 760 5×105 8×105MHz
γ射线 X射线 紫外光 可见光 红外光 微波 无线电波
短
波长
长
高
频率
低
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9பைடு நூலகம்
3.2 基本原理>>3.2.1分子荧光光谱的产生>>
2. 荧光和磷光的产生
激发单重态
内转换
振动驰豫
激发三重态 系间窜跃
吸 收 基态
外
荧 光
转 换
磷 光
振动驰豫
第3章 荧光分析法
3.1 概述 3.2 荧光光谱的基本原理 3.3 定量分析方法 3.4 荧光分析技术及应用
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3.1 概述
1. 荧光和磷光的发展简史 2. 基本概念
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3.1 概述>>
3.1.1荧光和磷光的发展简史
16世纪：在矿物和植物提取液中发现荧光； 1575年：Monardes-植物愈创木切片黄色水溶液-天蓝色荧光； 1852年：Stokes阐明荧光发射机制(奎宁和叶绿素的荧光)； 1905年：Wood发现气体分子的共振荧光； 1926年: Gaviola直接测定了荧光寿命； 1923年：荧光X射线光谱； 1964年：原子荧光光谱分析的建立； 1965年：荧光分析在生物分析中广泛应用；
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3.2 基本原理>>
3.2.3 发光参数
➢ 荧光寿命(τf)：除去激发光源后，分子的荧光强度 降低到激发时最大荧光强度的一半所需的时间称为 荧光寿命(10-8∼10-10s)。荧光物质受到一个极短 时间的脉冲光激发后，荧光强度从激发态到基态的 变化，可用指数衰减定律表示：Ft=F0e-Kt。
荧光光谱法：基于化合物的荧光测量而建立起来的 分析方法，称为荧光光谱法。特点：灵敏度高，检 测限通常在ppb级(荧光10-7-10-9mg/mL)；发光 参数多，可进行动力学分析；分析线性范围比吸收 光谱法宽；选择性比吸收光谱法好。
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3.2 基本原理
3.2.1 分子荧光光谱的产生 3.2.2 激发光谱和发射光谱 3.2.3 发光参数 3.2.4 影响物质发光的因素
15世纪: 磷光被发现(重晶石在强烈阳光下的发光) 1944年：Lewis提出磷光用于分析的可能性； 1957年：Keirs将磷光分析用于定量分析及多组分混合物分析； 1963年：广泛用于血液及尿液中痕量药物及农药残留量分析。
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3.1 概述>>
3.1.2.基本概念
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。