分子发光分析法(IV).ppt

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1、第六章第六章 分子发光分析法分子发光分析法一、分子荧光与磷光产生过程一、分子荧光与磷光产生过程Luminescence process of molecular fluorescence phosphorescence二、激发光谱与荧光光谱二、激发光谱与荧光光谱Excitation spectrum and fluore-scence spectrum三、荧光的产生与分子结构关系三、荧光的产生与分子结构关系 Relation between fluorescence and molecular structure四、影响荧光强度的因素四、影响荧光强度的因素Factor influenced f

2、luorescence第一节第一节 分子荧光与磷光分子荧光与磷光Molecular lumine-scence analysis Molecular fluorescence and phosphorescence2023/2/28 分子发光分子发光包括荧光，磷光，化学发光，生物发光。室温下，大多数分子处于基态的最低振动能级，处于基态的分子吸收能量（光能、化学能、电能或热能）后被激发为激发态，激发态不稳定，将很快衰变到基态，若返回到基态时伴随着光子的辐射，这种现象称为“发光发光发光发光”。2023/2/28 概概 论论 室温下，大多数室温下，大多数分子分子处于基态的最低振动能级，处于处于基态的

3、最低振动能级，处于基基态态的分子吸收能量（光能、化学能、电能或热能）后的分子吸收能量（光能、化学能、电能或热能）后被激发被激发为激发态，为激发态，激发态激发态不稳定，将很快不稳定，将很快衰变到基态衰变到基态，若返回到基，若返回到基态时伴随着态时伴随着光子光子的的辐射辐射，这种现象称为，这种现象称为“发光发光发光发光”。分子发光：分子发光：分子吸收外来能量时，分子的外层电子可能被分子吸收外来能量时，分子的外层电子可能被激发而跃迁到更高的电子能级，这种处于激发态的分子是不激发而跃迁到更高的电子能级，这种处于激发态的分子是不稳定的，它将经多种衰变途径而跃迁回基态。稳定的，它将经多种衰变途径而跃迁回基

4、态。包括辐射跃迁和非辐射跃迁，在辐射跃迁中伴随发光现包括辐射跃迁和非辐射跃迁，在辐射跃迁中伴随发光现象，称为分子发光。象，称为分子发光。2023/2/28（1）按激发的模式分类）按激发的模式分类:光致发光光致发光分子通过吸收光能而被激发发光分子通过吸收光能而被激发发光.化学发光化学发光(生物发光生物发光)由化学反应的化学能或由生物体释放出来的能量由化学反应的化学能或由生物体释放出来的能量所激发而发光所激发而发光.（2）按分子的激发态类型分类）按分子的激发态类型分类:荧光和磷光荧光和磷光1.1.分子发光的类型分子发光的类型分子发光的类型分子发光的类型2.2.分子发光分析法的特点分子发光分析法的特

5、点（1 1）灵敏度高）灵敏度高 比吸收光度法高比吸收光度法高2 24 4个数量级个数量级,检测下限：检测下限：0.10.1 g/cmg/cm3 3（2 2）选择性强）选择性强 既可依据特征发射光谱，又可根据特征吸收光谱；既可依据特征发射光谱，又可根据特征吸收光谱；（3 3）试样量少）试样量少 缺点缺点：应用范围小。应用范围小。2023/2/28一、荧光与磷光的产生过程一、荧光与磷光的产生过程 由分子结构理论，主要讨论荧光及磷光的产生机理。1.1.分子能级与跃迁分子能级与跃迁 分子能级比原子能级复杂；在每个电子能级上，都存在一系列的振动、转动能级；用S0表示基态；第一、第二、电子激发单重态 S1

6、、S2 表示；第一、第二、电子激发三重态 T1、T2 表示；V=0,1,2,3表示振动能级。第一节第一节 分子荧光与磷光分子荧光与磷光Molecular fluorescence phosphorescence2023/2/282023/2/282.电子激发态的多重度 电子激发态的多重度：M=2S+1 S为电子自旋量子数的代数和(0或1)；平行自旋比成对自旋稳定(洪特规则)，三重态能级比相应单重态能级低；大多数有机分子的基态处于单重态；S0T1 禁阻跃迁，通过其他途径进入(见能级图)；。2023/2/283.激发态基态的能量传递途径 电电子子处处于于激激发发态态是是不不稳稳定定状状态态，返返回

7、回基基态态时时，通通过过辐辐射射跃迁跃迁(发光发光)和非辐射跃迁等方式失去能量。和非辐射跃迁等方式失去能量。传递途径传递途径辐射跃迁荧光磷光内转移外转移系间窜越振动弛豫非辐射跃迁 激发态基态：多种途径和方式(见下页能级图)，速度最快、激发态寿命最短的途径占优势。2023/2/28S2S1S0T1吸吸收收发发射射荧荧光光发发射射磷磷光光系间窜越内转换振动弛豫能量 2 1 3 外转换 2T2内转换振动弛豫2023/2/283.1 3.1 非辐射能量传递过程非辐射能量传递过程振动弛豫振动弛豫：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。系间窜

8、越系间窜越：不同多重态，有重叠的转动能级间的非辐射跃迁。改变电子的自旋状态。如S1T1S2S1S0T1吸吸收收发发射射荧荧光光发发射射磷磷光光系间窜越内转换振动弛豫能量 2 1 3 外转换 2T2 内转换振动弛豫2023/2/28内转换内转换：相同多重度电子能级间的无辐射跃迁过程。如S2S1，T2T1。在10-1310-11s内完成。外转换外转换：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；外转换使荧光或磷光减弱或“猝灭”。S2S1S0T1吸吸收收发发射射荧荧光光发发射射磷磷光光系间窜越内转换振动弛豫能量 2 1 3 外转换 2T2 内转换振动弛豫2023/2/283.2

9、3.2 辐射能量传递过程辐射能量传递过程（1 1）荧光发射：）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；10-710-9 s。由图可见，发射荧光的能量比分子吸收的能量小，荧光的发射波长比吸收波长要长；2 2 1。S2S1S0T1吸吸收收发发射射荧荧光光发发射射磷磷光光系间窜越内转换振动弛豫能量 2 1 3 外转换 2T2 内转换振动弛豫2023/2/28（2）磷光发射）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

10、很慢：10-410 s。光照停止后，可持续一段时间S2S1S0T1吸吸收收发发射射荧荧光光磷磷光光系间窜越内转换振动弛豫能量 2 1 3 外转换 2T2 内转换振动弛豫2023/2/28二、激发光谱与发射光谱二、激发光谱与发射光谱 Excitation spectrum and fluore-scence spectrum 荧光(磷光)：光致发光，照射光波长如何选择？1.1.荧光荧光(磷光磷光)的激发光谱曲线的激发光谱曲线 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（图中曲线I）。激发光谱曲线的最高处，处于激发态的分子最多，荧光强度最大。2023/2/2

11、82.荧光发射光谱(或磷光发射光谱)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(图中曲线II或III)。2023/2/283.激发光谱与发射光谱的关系（1 1）StokesStokes位移位移 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。2023/2/28（2）发射光谱的形状与激发波长无关发射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）。S2S1S0T1吸吸收收发发射射荧

12、荧光光发发射射磷磷光光系间窜越内转换振动弛豫能量 2 1 3 外转换 2T2 内转换振动弛豫2023/2/28（3）镜像规则）镜像规则 通常荧光发射光谱与激发光谱成镜像对称关系。200250300350400450500荧光激发光谱荧光激发光谱荧光发射光谱荧光发射光谱nm蒽的激发光谱和荧光光谱蒽的激发光谱和荧光光谱2023/2/28三、荧光的产生与分子结构的关系三、荧光的产生与分子结构的关系Relation between fluorescence and molecular structure1.1.分子产生荧光必须具备的条件分子产生荧光必须具备的条件（1）具有合适的结构；）具有合适的结构；

13、（2）具有一定的荧光量子产率。）具有一定的荧光量子产率。荧光量子产率（f）：表示物质发射荧光的能力2023/2/28 荧荧光光量量子子产产率率与与激激发发态态能能量量释释放放各各过过程程的的速速率率常常数数有有关关，可可以以用用以以下下数数学学式式表表示示。如如外外转转换换过过程程速速度度快快，不不出出现荧光发射。现荧光发射。Kf 荧光发射过程的速率常数荧光发射过程的速率常数Ki 其他有关过程的速率常数的总和其他有关过程的速率常数的总和 Kf主要决定于物质的化学结构，而Ki 则主要决定于物质所处的化学环境。2023/2/28（1）跃迁类型：）跃迁类型：*的荧光效率高，系间跨越过程的速的荧光效率

14、高，系间跨越过程的速率常数小，有利于荧光的产生。率常数小，有利于荧光的产生。与与 跃迁相比，跃迁相比，跃迁的跃迁的 大大100 1000倍，寿命较短，通过系间窜跃至三重态的速率也较倍，寿命较短，通过系间窜跃至三重态的速率也较小，因此小，因此 跃迁的荧光效率较高。跃迁的荧光效率较高。激发激发发射发射2.化合物的结构与荧光2023/2/28化合物化合物 /nm苯苯 0.07 283萘萘 0.29 321蒽蒽 0.46 400一般而言一般而言，电子共轭体系越大，荧光效率越高，且荧光光谱红电子共轭体系越大，荧光效率越高，且荧光光谱红移。移。（2）共轭效应）共轭效应：提高共轭度有利于增加荧光效率并产生红

15、移。含 *跃迁能级的芳香族化合物的荧光最强。化合物（在环己烷中）化合物（在环己烷中）f f /nm/nm 苯苯 0.07 2830.07 283 联苯苯 0.18 3160.18 316对-联三苯三苯 0.93 3420.93 3422023/2/28（3）刚刚性性平平面面结结构构：可降低分子振动，减少与溶剂的相互作用，故具有很强的荧光。如荧光素和酚酞有相似结构，荧光素有很强的荧光，酚酞却没有。强荧光强荧光无荧光无荧光2023/2/28（4 4）取代基效应）取代基效应：芳环族化合物苯环上不同取代基对该化合物的荧光强度和荧光光谱有很大的影响，可归为下列几种类型：第一，给电子基团常常使荧光增强；第

16、二，吸电子基团会减弱甚至破坏荧光；第三，同电子体系相互作用小的取代基和烷基对发光影响不明显；第四，将一个高原子序数高原子序数的原子引入，常常增强磷光而减弱增强磷光而减弱荧光；荧光；第五，双取代和多取代较难预测，但若能增加分子的平面性，则荧光增强，反之，则荧光减弱。2023/2/282023/2/28四、影响荧光强度的环境因素四、影响荧光强度的环境因素Relation between fluorescence and molecular structure 影响荧光强度的影响荧光强度的外部因素：外部因素：1.1.溶剂的影响溶剂的影响 由于溶质分子与溶剂分子间的作用，使同一种荧光物质在不同的溶剂中

17、的荧光光谱的位置和强度都会有显著的不同。（1）溶剂的极性）溶剂的极性:对对许许多多共共轭轭芳芳族族化化合合物物，激激发发时时发发生生了了 *跃跃迁迁，其其激激发发态态比比基基态态具具有有更更大大的的极极性性，随随着着溶溶剂剂极极性性的的增增大大，激激发发态态比比基基态态能能量量下下降降的的更更多多-荧光光谱向长波移动。荧光光谱向长波移动。（2）氢键：溶剂形成氢键的能力增大，荧光光谱向短波移动。）氢键：溶剂形成氢键的能力增大，荧光光谱向短波移动。2023/2/28 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 荧光峰/nm 荧光效率四氯化碳 2.24 390 0.002 氯仿 5

18、.2 398 0.041 丙酮 21.5 405 0.055 乙 38.8 410 0.0642023/2/282.2.温度的影响温度的影响 荧荧光光强强度度对对温温度度变变化化敏敏感感，一一般般来来说说，溶溶液液的的荧荧光光强强度度随随着着温温度度升升高高而而降低降低。3.溶液溶液pH 带带有有酸酸性性或或碱碱性性官官能能团团的的大大多多数数芳芳香香族族化化合合物物的的荧荧光光一一般般都都与与溶溶液液的的pH有关有关，因此在荧光分析中要，因此在荧光分析中要严格控制严格控制溶液的溶液的pH值。值。如如苯酚苯酚在酸性溶液中呈现荧光，但在碱性溶液中，无荧光。在酸性溶液中呈现荧光，但在碱性溶液中，无

19、荧光。再再如如苯苯胺胺在在pH712溶溶液液中中有有蓝蓝色色荧荧光光，而而在在pH小小于于2大大于于13的的溶溶液液中都不发荧光。中都不发荧光。另外金属离子与有机试剂形成的另外金属离子与有机试剂形成的发光螯合物发光螯合物也受到溶液的也受到溶液的pH影响。影响。2023/2/284.内滤光作用和自吸收现象 自自吸吸收收现现象象：化化合合物物的的荧荧光光发发射射光光谱谱的的短短波波长长端端与与其其吸吸收收光光谱谱的的长长波波长长端端重叠重叠，产生自吸收；如蒽化合物。，产生自吸收；如蒽化合物。内滤光作用内滤光作用：溶液中含有：溶液中含有能吸收能吸收激发光激发光或荧光物质发射的或荧光物质发射的荧光荧光

20、的物质，就的物质，就会使荧光会使荧光减弱减弱，这种现象称为，这种现象称为“内滤光作用内滤光作用”，如色胺酸中的重铬酸钾。，如色胺酸中的重铬酸钾。2023/2/285.溶液荧光的猝灭 荧光物质分子荧光物质分子与与溶剂分子溶剂分子或其他溶质分子的或其他溶质分子的相互作用相互作用引起荧光强度引起荧光强度降低降低的现象称为的现象称为荧光猝灭荧光猝灭。能引起荧光强度降低的物质称为猝灭剂。能引起荧光强度降低的物质称为猝灭剂。（1）碰撞猝灭）碰撞猝灭（动态淬灭动态淬灭）M+hM*,M*+QM+热 淬灭剂与发光物质的激发态分子互相碰撞，以能量转移或电荷转移使淬灭剂与发光物质的激发态分子互相碰撞，以能量转移或电

21、荷转移使发光分子失去激发能而不能返回基态。发光分子失去激发能而不能返回基态。（2）静态猝灭）静态猝灭 M+QMQ 非荧光 淬淬灭灭剂剂与与发发光光物物质质的的基基态态分分子子发发生生络络合合反反应应，所所产产生生的的络络合合物物在在实实际际检测区内不发光。检测区内不发光。（3）转入三重态的猝灭）转入三重态的猝灭 三重态三重态O2（4）发生电子转移反应的猝灭）发生电子转移反应的猝灭 M+Q发生电子转移发生电子转移（5）荧光物质的自猝灭）荧光物质的自猝灭 荧光物质浓度较高荧光物质浓度较高2023/2/28一、一、仪器与结构流程仪器与结构流程Instrument and general proces

22、s 二、二、荧光分析法和应用荧光分析法和应用Fluorescence analysis and application三、三、磷光分析法及应用磷光分析法及应用Phosphorescence analysis and application第二节第二节 分子荧光与磷光分子荧光与磷光分析法分析法Molecular fluorescence and phosphorescence analysis2023/2/28一、仪器结构流程一、仪器结构流程 测测量量荧荧光光的的仪仪器器主主要要由由四四个个部部分分组组成成：激激发发光光源源、样样品品池、双单色器系统、检测器。池、双单色器系统、检测器。特殊点特殊

23、点：有两个单色器，光源与检测器通常成直角直角。基本流程如图：基本流程如图：单单色色器器：选择激发光波长的第一单色器和选择发射光(测量)波长的第二单色器；光源光源：氙灯和高压汞灯样品池：样品池：石英石英检测器检测器：光电倍增管。2023/2/281、光光源源：氙灯和高压汞灯2 2、单单色色器器：选择激发光波长的第一单色器和选择发射光(测量)波长的第二单色器3 3、样品池：石英、样品池：石英4 4、检检测测器器：光电倍增管光光源源第一第一单色器单色器第二第二单色器单色器激激发发荧光荧光样品池样品池检测系统检测系统2023/2/28荧光荧光检测器检测器有两个单色器，有两个单色器，光源与检测器呈光源与

24、检测器呈90度角，以避开激度角，以避开激发光、杂散光的干扰，增加检测灵敏度。发光、杂散光的干扰，增加检测灵敏度。I0IfIt紫外可见紫外可见检测器检测器 分光系统分光系统(双单色器双单色器)第一单色器作用：选择激发波长第一单色器作用：选择激发波长第二单色器作用：分离出荧光发射波长第二单色器作用：分离出荧光发射波长样品池样品池 四面透光四面透光2023/2/28仪仪器器光光路路图图2023/2/28该型仪器可进该型仪器可进行荧光、磷光行荧光、磷光和发光分析。和发光分析。2023/2/28二、荧光分析方法与应用二、荧光分析方法与应用1.1.特点特点（1 1）灵敏度高）灵敏度高 比紫外-可见分光光度

25、法高24个数量级；检测下限：0.10.001g/cm-3（2 2）选择性强）选择性强 既可依据特征发射光谱，又可根据特征激发光谱；（3 3）试样量少）试样量少 缺点缺点：应用范围小。2023/2/282.定量依据与方法（1）定量依据）定量依据 当荧光物质浓度很小时，荧光强度If与荧光物质浓度c之间的关系式为：I If f=2.3=2.3f fI I0 0bcbc式中：f为荧光效率，I0为激发光的强度，荧光物质的摩尔吸收系数，b为试样池的光程，c为荧光物质的浓度。在一定条件下，f、I0、b均为常数，所以上式可写成：I If f=K=Kc c即荧光强度与荧光物质的浓度荧光强度与荧光物质的浓度c c

26、成正比成正比。荧光强度和溶液浓度呈线性关系，只限于极稀的溶液。对于较浓溶液，会产生浓度猝灭现象。2023/2/28（2）定量方法标准曲线法：标准曲线法：配制一系列标准浓度试样测定荧光强度，绘制标准曲线，再在相同条件下测量未知试样的荧光强度，在标准曲线上求出未知试样的浓度；比较法：比较法：在线性范围内，测定标样和试样的荧光强度，比较。2023/2/283.荧光分析法的应用 目目前前荧荧光光分分析析大大多多用用于于定定量量分分析析，由由于于自自身身发发射射荧荧光光的的化化合合物物不不多多，因因此此往往往往利利用用有有机机试试剂剂与与荧荧光光较较弱弱或或不不显显荧荧光光的的物物质质结合结合形成发形成

27、发荧光荧光的的配合物配合物来进行测定。来进行测定。（1 1）无机化合物的分析）无机化合物的分析 与有机试剂形成配合物后测量；可测量约60多种元素。（2 2）有机化合物的分析）有机化合物的分析 芳香族化合物具有共轭的不饱和结构，多能发生荧光，可以直接进行荧光测定；而脂脂肪肪族族化化合合物物的分子结构较简单，本身能发荧光的很少，须与某些试剂反应后反应后才能进行分析。2023/2/282023/2/282023/2/28三、磷光分析法及应用三、磷光分析法及应用 与荧光相比，磷光具有两个特点：与荧光相比，磷光具有两个特点：（1 1）磷光辐射的波长比荧光长）磷光辐射的波长比荧光长（2 2）磷光的寿命比荧

28、光长）磷光的寿命比荧光长1.1.磷光强度与磷光物质浓度的关系磷光强度与磷光物质浓度的关系 当当磷磷光光物物质质浓浓度度很很小小时时，磷磷光光强强度度I Ip p与与磷磷光光物物质质浓浓度度c c之之间间的的关关系系式式为：为：I Ip p=2.3=2.3p pI I0 0bcbc 式式中中：p为为磷磷光光效效率率，I I0 0为为激激发发光光的的强强度度，磷磷光光物物质质的的摩摩尔尔吸吸收收系系数数，b为试样池的光程。为试样池的光程。在一定条件下，在一定条件下，p、I I0 0、b均为常数，所以上式可写成：均为常数，所以上式可写成：I Ip p=K=Kc c 即即磷光强度与磷光物质的浓度磷光强

29、度与磷光物质的浓度c成正比。成正比。2023/2/282.温度对磷光强度的影响温度对磷光强度的影响 随着温度的降低，磷光逐渐增强。3.重原子效应重原子效应 使用含有重原子重原子的溶剂或在磷光物质中引入重原子取代基，都可以提高提高磷光物质的磷光强度磷光强度，这种效应称作重原子效应。4.低温磷光低温磷光 用液氮作冷却剂（77K）2023/2/285.室温磷光室温磷光 由于低温磷光需要低温实验装置、溶剂选择的限制，发展了以下几种室温磷光法：（1）固体表面室温磷光法）固体表面室温磷光法 此法基于测量室温下吸附吸附于固体基质（载体载体）上的有机化合物所发射的磷光。理想的载体是既能将分析物质牢固地束缚在表

30、面或基质中以增加刚性，并减小三重态的碰撞猝灭等非辐射去活化过程，而本身又不产生磷光背景。（2）胶束增稳的溶液室温磷光法）胶束增稳的溶液室温磷光法 当向溶液中加入适量的表面活性剂表面活性剂，形成胶束胶束，由于胶束的多相性，改变了磷光团磷光团的微环境和定向的约束力，从而强烈影响了磷光团的物理性质，减小减小了内转化和碰撞能量损失能量损失等非辐射去活化过程的趋势，明显增加了三重态的稳定性，从而可以实现在溶液中测量室温磷光。2023/2/286.磷光分析仪磷光分析仪 和荧光分析仪器基本相似。在荧光分光光度计上配上磷光附件后，即可用于磷光定。（1）试样室 将试样放在盛液氮的石英杜瓦瓶内，即可用于低温磷光测

31、定。（2）磷光镜 有些物质同时会发生荧光和磷光，为了能在同时有荧光现象的体系中测定磷光，通常必须在激发光单色器和液槽之间以及在液槽和发射光单色器之间各装一个斩波片，并由一个同步马达带动，这种装置称作磷光镜。2023/2/282023/2/287 7、磷光分析法的应用、磷光分析法的应用 磷光分析法在无机化合物的测定中应用较少，它主要用于测定有机化合物。（1）稠环芳烃分析 采取固体表面室温磷光分析法快速灵敏测定稠环芳烃和杂环化合物（致癌物质）；见表（2）农药、生物碱、植物生长激素的分析（3）药物分析 见表2023/2/282023/2/28一、一、基本原理基本原理principle 二二 装置与技

32、术装置与技术instrument and technology三三、化学发光分析的特点、化学发光分析的特点characteristics第三节第三节 化学发光分析法化学发光分析法Chemiluminescenceanalysis2023/2/28化学发光：化学发光：某些物质在进行化学反应过程中，由于吸收了反应产生的化化学学能能而被激发，从激发态返回基态时，发射出一定波长的光，这种吸收化学能使分子发光的过程称为化学发光化学发光。化学发光反应存在于生物体(萤火虫、海洋发光生物)中，称生物发光生物发光(bioluminescence)。化学发光分析：化学发光分析：利用某些化学反应所产生的光发射现象而

33、建立的一种分析方法。2023/2/28一、一、基本原理基本原理 principle1.1.化学发光反应化学发光反应 在化学反应过程中，某些反应产物接受化学能而被激发，从激发态返回基态时，发射出一定波长的光。A +B =C +D*D*D+h（1）能能快快速速地地释释放放出出足足够够的的能能量量。能能产产生生化化学学发发光光的的物物质质大大多多为为有有机机化化合合物物，芳芳香香族族化化合合物物；化化学学发发光光反反应应多多为为氧氧化化还还原原反反应应，激激发发能能与与反反应应能能相相当当，E=170300 kJ/mol；发发光光位于可见光区；位于可见光区；（2）反应历程有利于激发态产物的形成；）反

34、应历程有利于激发态产物的形成；（3）激发态分子能够以激发态分子能够以辐射跃迁辐射跃迁的方式返回基态；的方式返回基态；2023/2/282.2.化学发光效率和发光强度化学发光效率和发光强度化学效率：化学效率：发光效率：发光效率：化学效率主要取决于发光所依赖的化学反应本身；而发光效率则取决于发光体本身的结构和性质，也受环境的影响。2023/2/28发光强度发光强度 化学发光反应的发光强度Icl是以单位时间内发射的光子数表示，它与化学发光反应的速率有关。时刻t 的化学发光强度(单位时间发射的光量子数)：如果反应是一级动力学反应，t t时刻的化学发光强度时刻的化学发光强度I Iclcl与该时刻的分析物

35、浓度与该时刻的分析物浓度c c成正比成正比，即化学发光峰值强度与分析物浓度c成线性关系。在化学发光分析中，常用已知时间内的发光总强度来进行定量分析。2023/2/283.3.化学发光反应的类型化学发光反应的类型（1 1）气相化学发光反应）气相化学发光反应 主要有主要有O O3 3，NO,SNO,S的化学发光反应，可用于监测空的化学发光反应，可用于监测空气中的气中的O O3 3，NO,NONO,NO2 2，H H2 2S,SOS,SO2 2和和COCO等等.a.一氧化氮与一氧化氮与O3的发光反应的发光反应 NO +O3 NO2*+O2 NO2*NO2+h 发射的光谱范围：600875nm，灵敏度

36、1ng/cm-3。2023/2/28b.乙烯与乙烯与O3的发光反应的发光反应 乙烯与乙烯与O3反应，生成激发态甲醛：反应，生成激发态甲醛：CH2O*CH2O+h 最大发射波长：最大发射波长：435nm；对对O3的特效反应；线性响应的特效反应；线性响应范围范围1 ng/cm-3 1 g/cm-3；2023/2/28（2 2）液相中的化学发光反应）液相中的化学发光反应 机理研究较多，在分析中应用最多；可测痕量的H2O2、Cu、Mn、Co、V、Fe、Cr、Ce、Hg、Au、Th等。应用最多的发光试剂：鲁米诺（鲁米诺（3-氨基苯二甲酰肼）氨基苯二甲酰肼）；化学发光反应效率：0.150.05；鲁米诺在碱

37、性溶液中与双氧水的反应过程：反应过程：2023/2/28（1）该发光反应速度慢，某些该发光反应速度慢，某些金属离子金属离子可可催化催化反应；利用反应；利用这一现象可这一现象可间接测定间接测定这些金属离子。可测痕量的这些金属离子。可测痕量的Cu2+、Mn2+、Co2+、V4+、Fe2+、Fe3+、Ni2+、Ag+、Au3+、Hg2+等等（2）可检测低至可检测低至 10-9 mol/L 的的H2O2；（3）间接测定某些生物试样间接测定某些生物试样 氨基酸氨基酸 +O2 酮酸酮酸 +NH3 +H2O2 氨基酸氧化酶 葡萄糖葡萄糖 +O2+H2O 葡萄糖酸葡萄糖酸 +H2O2 通过测定生成的通过测定生

38、成的H2O2，确定，确定氨基酸、葡萄糖氨基酸、葡萄糖含量。含量。葡萄糖氧化酶2023/2/282023/2/28二、二、装置与技术装置与技术 instrument and technology 装置流程：装置流程：发光反应室发光反应室光检测器光检测器信号放大器信号放大器显示与记录显示与记录 发光反应可采用静态或流动注射的方式进行：发光反应可采用静态或流动注射的方式进行：静静态态方方式式：用注射器分别将试剂加入到反应器中混合，测最大光强度或总发光强度总发光强度；试样量小，重复性差。流流动动注注射射方方式式：用蠕动泵分别将试剂连续送入混合器，定时定时通过测量室，连续发光，测定最大光强度最大光强度；

39、试样量大。2023/2/28三、三、特点特点 characteristics1.1.灵敏度极高灵敏度极高 例：荧光素酶和磷酸三腺甙(ATP)的化学发光分析，可测定210-17mol/L的ATP，即可检测出一个细菌中的ATP含量2 2.仪器设备简单仪器设备简单 不需要光源、单色器和背景校正3.3.发射光强度测量无干扰发射光强度测量无干扰 无背景光、散射光等干扰4.4.线性范围宽线性范围宽5.5.分析速度快分析速度快缺点：可供发光用的试剂少；发光反应效率低（大大低于生物体中的发光）；机理研究少。2023/2/28本章小结一.荧光与磷光的产生辐射跃迁：荧光及磷光;非辐射跃迁：振动弛豫，系间窜越，内转

40、换，外转换；激发光谱与发射光谱;荧光量子产率荧光效率与物质分子结构的关系：跃迁类型，共轭效应，刚性平面结构，取代基效应;荧光效率与环境因素的关系：溶剂，温度，pH。2023/2/28二.荧光与磷光分析法仪器结构：两个单色器，光源与检测器成直角定量依据与方法：If=Kc,Ip=Kc应用：定量，有机，无机三.化学发光分析化学发光的产生化学发光效率cl=rf总发光强度与浓度的关系：A=clc=Kc化学发光装置发光反应室光检测器信号放大显示本章作业：本章作业：p65：1，2，4三大题。三大题。2023/2/28内容选择：内容选择：第一节第一节 分子荧光和磷光分子荧光和磷光molecular fluorescence and phosphorescence第二节第二节 分子荧光和磷光分析法分子荧光和磷光分析法molecular fluorescence and phosphorescence analysis第三节第三节 分子发光分析分子发光分析chemiluminescence analysis结束结束2023/2/28