仪器分析5分子发光分析法教学文案.ppt
《仪器分析5分子发光分析法教学文案.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《仪器分析5分子发光分析法教学文案.ppt(61页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第五章第五章 分子分子(fnz)(fnz)发光分析法发光分析法分子荧光分子荧光(ynggung)、磷光分析法的、磷光分析法的基本原理基本原理荧光荧光(ynggung)分析仪器分析仪器分子荧光分子荧光(ynggung)定量分析定量分析简介化学发光(自学)简介化学发光(自学)第一页,共61页。分子分子(fnz)发光分析法发光分析法较高激发态较高激发态基基 态态吸收能量吸收能量受激受激退激退激光辐射光辐射分子在退激过程中以光辐射形式释放分子在退激过程中以光辐射形式释放(shfng)能量能量 5-1 分子发光(f un)分析法及其分类第二页,共61页。根据分子受激时所吸收能源及辐射光的机理根据分子受激
2、时所吸收能源及辐射光的机理不同分为以下几类:不同分为以下几类:光致发光:以光能来激发而发光光致发光:以光能来激发而发光 化学发光:以化学反应化学发光:以化学反应(huxu fnyng)能能激发而发光激发而发光化学发化学发 光分析法光分析法 热致发光热致发光、生物发光、电致发光、生物发光、电致发光荧光荧光(ynggung)荧荧光光(ynggung)分析法分析法磷光磷光磷光分析法磷光分析法第三页,共61页。激发光谱和荧光激发光谱和荧光(ynggung)光谱光谱荧光强度波长(nm)300400500硫酸奎宁的两个光谱Iex,maxfl,max第四页,共61页。硒硒荧光分光光度法荧光分光光度法GB17
3、378.5-1998(13.1)油类油类沉积物沉积物 荧光分光光度法荧光分光光度法GB17378.5-1998(14.1)石油烃石油烃荧光分光光度法荧光分光光度法GB17378.6-1998(14.1)第五页,共61页。5-2 荧光荧光(ynggung)和磷光光谱法和磷光光谱法一、荧光和磷光光谱一、荧光和磷光光谱(gungp)的产生的产生基态分子光照后,价电子跃迁产生荧光和磷基态分子光照后,价电子跃迁产生荧光和磷光光 基态分子基态分子 价电子跃迁到价电子跃迁到激发态激发态光照激发光照激发去激发光去激发光 *n基基 态态第六页,共61页。1.电子自旋状态电子自旋状态(zhungti)的多重性的多
4、重性分子分子(fnz)中的电子数及自旋方向中的电子数及自旋方向基态单重态 S0第一激发单重态 S1S0,S1,S2,S3分别分别(fnbi)代表基态、第一、代表基态、第一、二、二、三激发单重态三激发单重态单重态分子具有抗磁性,激发态的平均寿命约为单重态分子具有抗磁性,激发态的平均寿命约为10-8第七页,共61页。T1、T2、T3分别表示第一、二、三激发三重分别表示第一、二、三激发三重态态由基态由基态(j ti)单重态单重态激发三重态,净自旋激发三重态,净自旋 0。这种跃迁为禁阻跃迁。这种跃迁为禁阻跃迁基态单重态基态单重态 S0第一激发三重态第一激发三重态 T1自旋平行自旋平行三重态分子三重态分
5、子(fnz)具有顺磁性,激发态的平均具有顺磁性,激发态的平均寿命约为寿命约为10-4 1S第八页,共61页。2.无辐射去激无辐射去激 外部转移外部转移激发态分子激发态分子(fnz)与溶剂分子与溶剂分子(fnz)或溶质分子或溶质分子(fnz)的相互作用产生能的相互作用产生能量转移,荧光或磷光减弱或消失量转移,荧光或磷光减弱或消失振动驰豫振动驰豫(VR)同一电子能级中,从较高振动能同一电子能级中,从较高振动能级到较低振动能级的过程级到较低振动能级的过程内部转换内部转换(IC)相同的多重态之间的转换相同的多重态之间的转换 S-S系间窜跃系间窜跃(ISC)不同的多重态之间的转换不同的多重态之间的转换S
6、-T 发生系间窜跃电子需转向,发生系间窜跃电子需转向,S1T1间进行,比间进行,比内部转换困难内部转换困难 第九页,共61页。T1S0ISCVRVRIC吸光吸光 吸光吸光S0S1S2VR:振动驰豫:振动驰豫IC:内部:内部(nib)转换转换ISC:系间窜跃:系间窜跃第十页,共61页。3.辐射辐射(fsh)去激去激荧光和磷光产生荧光和磷光产生S1或或T1 S0 这种过程这种过程(guchng)叫辐射去激叫辐射去激 发光(f un)(1)荧光荧光:n n从从S1的最低振动能级回到的最低振动能级回到S0各振动能级所产生各振动能级所产生的光辐射叫荧光的光辐射叫荧光第十一页,共61页。特点:特点:产生速
7、度快,产生速度快,10-910-6s;依赖于外部依赖于外部(wib)光源光源 荧荧 激激第十二页,共61页。T1S0ISCVRVRIC吸光吸光 吸光吸光 荧光荧光图图5-1 分子荧光光谱产生分子荧光光谱产生(chnshng)过程示意图过程示意图S0S1S2VR:振动:振动(zhndng)驰豫驰豫IC:内部转换:内部转换ISC:系间窜跃:系间窜跃第十三页,共61页。(2)磷光)磷光(ln un)S1 T1 S0 磷光磷光特点:特点:发光发光(f un)速度慢,约为速度慢,约为 10-4 10s,光照停止后,磷光仍可持续一段时间光照停止后,磷光仍可持续一段时间体系体系(tx)间间窜跃窜跃(isc)
8、发光发光发光发光第十四页,共61页。磷光的波长更长磷光的波长更长 磷磷 荧荧 激激 *易产生易产生(chnshng)荧光荧光 n *易产生易产生(chnshng)磷光磷光第十五页,共61页。T1S0ISCVRVRIC吸光吸光 吸光吸光 荧光荧光 磷光磷光图图5-1 分子分子(fnz)荧光、磷光光谱产生过程示意图荧光、磷光光谱产生过程示意图S0S1S2VR:振动:振动(zhndng)驰豫驰豫IC:内部转换:内部转换ISC:系间窜跃:系间窜跃VR第十六页,共61页。二、荧光、磷光(ln un)与分子结构的关系(一)荧光效率(一)荧光效率 荧光强度荧光强度(qingd)常用荧光量子常用荧光量子效率效
9、率f 来描述来描述 荧光量子效率荧光量子效率 f=发荧光的分子数发荧光的分子数激发态分子总数激发态分子总数第十七页,共61页。f 是一个物质荧光特性的重要参数是一个物质荧光特性的重要参数(cnsh),反映了荧光物质发射荧光的,反映了荧光物质发射荧光的能力,能力,f 越大,荧光越强,在越大,荧光越强,在01之间。之间。分析上有应用价值的荧光化合物的荧光分析上有应用价值的荧光化合物的荧光效率大于效率大于0.1。第十八页,共61页。(二)荧光磷光与有机化合物结构的关(二)荧光磷光与有机化合物结构的关系系至今对激发态分子的性质了解不深,无至今对激发态分子的性质了解不深,无法定量地描述荧光与分子结构之间
10、的法定量地描述荧光与分子结构之间的关系关系物质只有吸收了紫外可见光,产生物质只有吸收了紫外可见光,产生(chnshng)*、n *跃迁,跃迁,产生产生(chnshng)荧光荧光第十九页,共61页。*与与n *跃迁跃迁(yuqin)相比,摩尔相比,摩尔吸收系数大吸收系数大102103,寿命短,寿命短 *跃迁跃迁(yuqin)常产生较强的荧光,常产生较强的荧光,n *跃迁跃迁(yuqin)产生的荧光弱,但可产生的荧光弱,但可产生系间窜跃,产生更强的磷光产生系间窜跃,产生更强的磷光第二十页,共61页。1.共轭体系共轭体系有较强的荧光有较强的荧光(ynggung)具有共轭体系的芳环或杂环化合物具有共轭
11、体系的芳环或杂环化合物,电子共轭程度越大,越易产生荧光电子共轭程度越大,越易产生荧光(ynggung);环越多,共轭程度越大环越多,共轭程度越大,产生荧光产生荧光(ynggung)波长越长,发射波长越长,发射的荧光的荧光(ynggung)强度越强强度越强第二十一页,共61页。f f ex ex/nm/nm emem/nm/nm 0.11 205 278 0.29 286 3100.46 365 400苯苯萘萘蒽蒽 350菲菲线状环结构比非线状结线状环结构比非线状结构的荧光波长长构的荧光波长长第二十二页,共61页。多环芳烃是重要的环境多环芳烃是重要的环境(hunjng)污染污染物,可用荧光法测定
12、物,可用荧光法测定 3,4-苯并芘是强致癌物苯并芘是强致癌物 ex=386 nm=386 nm em=430 nm=430 nm第二十三页,共61页。2.刚性平面刚性平面(pngmin)结构结构较稳定的平面较稳定的平面(pngmin)结构结构具有具有(jyu)强荧光的分子多数有刚性平面强荧光的分子多数有刚性平面结构结构荧光素:氧桥把两荧光素:氧桥把两个环固定在一个平个环固定在一个平面面(pngmin)上,上,具有平面具有平面(pngmin)结构,结构,强荧光物质强荧光物质酚酞:无氧桥把两酚酞:无氧桥把两个环固定,不能很个环固定,不能很好的共平面,为非好的共平面,为非荧光物质荧光物质第二十四页,
13、共61页。例例 1,2-二苯乙烯反式:平面(pngmin)构型 强荧光体顺式:非平面(pngmin)构型 非荧光体第二十五页,共61页。(三)取代(三)取代(qdi)基的类型基的类型(1 1)增强荧光的取代基)增强荧光的取代基 -OH-OH、-OR-OR、-NH2-NH2、-NHR-NHR、-NR2-NR2等给电子基等给电子基团团由于由于(yuy)(yuy)基团的基团的 n n 电子(孤对电子)电子(孤对电子)的电子云与苯环上的的电子云与苯环上的 轨道平行,共享轨道平行,共享了共轭了共轭 电子,扩大了共轭体系,使荧电子,扩大了共轭体系,使荧光波长长移,荧光强度增强光波长长移,荧光强度增强第二十
14、六页,共61页。(2 2)减弱荧光的取代基)减弱荧光的取代基 -COOH -COOH、-NO2 -NO2、-COOR-COOR、-NO-NO、-SH-SH 吸电子基团吸电子基团,使荧光波长短移,荧光强度使荧光波长短移,荧光强度减弱减弱芳环上被芳环上被F F、ClCl、BrBr、I I 取代后,使系间窜跃取代后,使系间窜跃加强,磷光加强,磷光(ln un)(ln un)增强,荧光减弱。增强,荧光减弱。磷光磷光(ln un)(ln un)相应增强,这种效应为重相应增强,这种效应为重原子效应。原子效应。(3 3)影响不明显的取代基)影响不明显的取代基 -NH3+-NH3+、-R-R、-SO3H-SO
15、3H等等第二十七页,共61页。三、环境对荧光、磷光三、环境对荧光、磷光(ln un)的影的影响响 1.溶剂的影响溶剂的影响 不同的溶剂中可能表现出不同的荧光性质不同的溶剂中可能表现出不同的荧光性质 溶剂的极性增强,荧光波长红移,强度增大溶剂的极性增强,荧光波长红移,强度增大 2.温度的影响温度的影响低温下测定,提高灵敏度低温下测定,提高灵敏度 因为辐射跃迁的速率基本因为辐射跃迁的速率基本(jbn)不随温度变不随温度变;非辐射非辐射跃迁随温度升高显著增大。跃迁随温度升高显著增大。荧光效率会随溶液温度升高下降,强度减弱。荧光效率会随溶液温度升高下降,强度减弱。温度对磷光影响更大温度对磷光影响更大第
16、二十八页,共61页。3.pH的影响的影响(yngxing)大多数含有酸性或碱性基团的芳香族化合物大多数含有酸性或碱性基团的芳香族化合物的荧光性质受溶液的荧光性质受溶液pH的影响的影响(yngxing)很很大大共轭酸碱对是具有不同荧光性质的两种型体,共轭酸碱对是具有不同荧光性质的两种型体,具有各自的荧光效率和荧光波长具有各自的荧光效率和荧光波长例:例:苯酚苯酚离子化后,离子化后,荧光消失荧光消失pH1有有荧光荧光pH13无荧光无荧光第二十九页,共61页。但两个苯环相连的化合物,又表现出相反但两个苯环相连的化合物,又表现出相反(xingfn)的性质,分子形式无荧光,离子化后显荧光的性质,分子形式无
17、荧光,离子化后显荧光例:例:苯酚苯酚(bn fn)有荧光有荧光(ynggung)无荧光无荧光另外,表面活性剂也会影响荧光强度和特性第三十页,共61页。荧光池I I0 0I IIf荧光强度检测器四、荧光四、荧光(ynggung)强度与荧光强度与荧光(ynggung)物质浓度的关系物质浓度的关系 强度为强度为I0的入射光,照射到浓度很稀的荧光的入射光,照射到浓度很稀的荧光物质时物质时,产生荧光,荧光强度产生荧光,荧光强度If 与入射光强度有与入射光强度有下面下面(xi mian)的关系:的关系:If=f Ia=f(I0-I)IaIa为为为为吸收的吸收的吸收的吸收的辐辐辐辐射射射射强强强强度度度度(
18、qingd)(qingd)I0I0为为为为入射光入射光入射光入射光强强强强度度度度(qingd)(qingd)I I 为为为为透射光透射光透射光透射光n n If f=f(I0-I-I010-A)=f I I0(1 1-10-A-A )I=I=I01010-A-A第三十一页,共61页。当当A0.05时,方括号中其它各项与第一项相比时,方括号中其它各项与第一项相比(xin b)可忽略不计,上式简化可忽略不计,上式简化 If=2.3 f I0A =2.3 f I0bc将上式展开(zhn ki)第三十二页,共61页。当当A 0.05时,时,If与与 f、I0、和和c 有关有关(yugun)。对一给定
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 仪器 分析 分子 发光 教学 文案
限制150内