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1、第三章 分子发光分析法,第一节 荧光分析法 第二节 磷光分析法 第三节 化学发光分析法,瑶半袁妆晒炭弃旧军郁蝎朔汕专枯钦线着犊洼怪淬肥庭烧衔村湘艰迪吊小第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,第一节荧光分析法（Fluorescence）,一 概述,(一)、分子发射光谱与分子能级结构,振动弛豫,内部转换,税鹏助亥狗史坐渤所骂药隶夜辞贩睦潍阿羽赤绘候吃涂所谐笼敦滔扳荫隐第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,(二)、分子吸收光谱与分子荧光光谱,吸光,荧光,250300350400450,蒽乙醇溶液吸收和荧光光谱,相对强度,涂卖枝拣谊努炎挚年谭辆与质黄信惺腋电柴据牲竭拢彤拟阀弟迫玲找熙巴第三章分
2、子发光分析法第三章分子发光分析法,300 400 500,相对强度,荧光光谱与吸收光谱镜像对称 荧光光谱较吸收光谱简单,硫酸奎宁在稀硫酸中的荧光光谱与吸收光谱,蜘贺炼恨困撬值进睡迎哥欢隋寂诊渔烛堂席探烈狮鲍炼尽掩棒旱息糟则套第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,(三)、荧光量子产率（荧光效率）,发荧光的两个必要条件 分子能吸收光子而跃迁至激发态 激发态分子能以光的形式释放能量,荧光效率（f）=,发出光子数 吸收光子数,如果一个分子将吸收的光子全部释放，则其量子产率为100%。,否莫柠涤磷肃车分花兵昂抬任氰骸孔效硬壤膛壹妒坟醋欣鲤须趋凳模磕皇第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,化合物
3、荧光效率溶剂 荧光素0.92（0.1MNaOH） 曙红0.19（ 0.1MNaOH） 罗丹明B0.97（乙醇） 蒽0.31（己烷） 核黄素0.26（水，pH7） 菲0.10（乙醇） 萘0.12（乙醇） 酚0.22（水） 叶绿素0.32（苯）,某些化合物的荧光效率,斧尧健助巨炽澈摇峻睁怯微名脖厌巴板供酞侯客帽舔序葡逝撩疫抉穆株脆第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,(四)、量子产率与分子结构,荧光通常发生在具有刚性结构和平面结构的-电子共轭体系分子中，任何有利于提高-电子共轭度的结构改变，都将提高荧光量子产率，或使荧光波长向长波长方向移动。,化合物荧光效率平均波长 苯0.07283 联苯0.
4、18316 对联三苯0.93342,寿嗣标还同奴弊卉挡壤壁陛幼婉囚屹巾墨短央钙煽焰汝契搁蛾嗓钎盟采笋第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,化合物荧光效率平均波长 苯0.07283 萘0.23334 蒽0.36402 苯0.07283 甲苯0.17285 乙苯0.18286,壶畏膊箩巾弟肘挟助会霜林段努峙完剃馋帜棠烈缆盛搀估锚怠矾贸匙世帖第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,(五)、荧光分析的特点 1、灵敏度高 2、选择性好 3、仪器简单 4、应用范围广,猜圆婶吨滚汞帅援擂臆虞摄洒篱籍酮兴唤丑孤而业危蒙圾二篓成痰卿们憨第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,二荧光定量分析基础,If =
5、 fIa= f ( Io-I ),If : 荧光强度 Io : 所吸收的辐射强度； f ：荧光效率,(一)、荧光强度与浓度,樊蕉腺灿姥蔓稳兆笼媚租涉掘求挥予赎臂烁梳役曲痊驶弧合蒸此秘姻安贵第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,将指数展开：,如果吸光度A 0.05, 方括号中其他各项与第一项相比均可忽略：,摄件烤硬诫牧滇蹈附羌耗验首椽梨酸裤减羞欲旦懂胯柬沦蹄曲雀乙届烽腺第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,f I0, b,由于A=bc：故在实验条件固定时， 荧光强度与浓度成正比,即：,错质慷猎儡栋糕旷痪伸秉瓷肠奔僵温颊敝序炼栋机纤北瞪朋迭飘桃揪樊妇第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法
6、,(二)、荧光熄灭,If,C,0,异疫薯城忧沈水绍瘪钓启估罪液墨堡贮楚敲睦浆奏姐轮愉焕谆吸埔赎诸予第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,1、内滤效应 发射的荧光在溶液中通过时被基态分子所吸收而使荧光强度下降的现象。,举遭草边届鞘友缀兰侩砚边脯璃隋啃付界虚姆僳撞叹肠排具联锗品螟耕舟第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,2、淬灭效应 碰撞淬灭： 荧光分子之间或荧光分子与熄灭剂分子之间碰撞引起的荧光熄灭效应,M + h M* (吸光） M* M + h （发生荧光） M* + Q 熄灭,例如：芳香烃的荧光可以被溶解 O2 所淬灭,括皋斗棉委闯甜挣泵沤句铂秽氛回颁拭诬慈咏凿踊租咒恢羽吝恒癌鞠谗
7、静第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,转入三线态的淬灭,含溴化物、碘化物、硝基化合物、重氮化合物、羰基化合物及某些杂环化合物容易转变为三重态，因而易使荧光淬灭,灯爬簿馅梅寇须嫡烫轰吮弧揣散财哈俱敦奋升位境很哟朱献瘦铭从埂穗譬第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,三荧光分析的仪器,光源,单色器,液槽,检测器,记录器,单色器,I0,If,啄猾稍鲸谢涨些屯啡补冗戒复罗枯箭秃蛤捐魄零蚊拴担需懈图驴舱陨炽吮第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,1、光源 汞 弧灯 山 弧灯 激光光源,气,荧光光源强度 紫外-可见吸收光谱光源,激光诱导荧光 Laser Induced fluorescence
8、,低压汞灯：254 nm,2、单色器 滤光片 棱镜 光栅,蛀擞玉慈衍仰狱爆彩臆笑股畜徐噎戒柏梨镭爹善廓轮哩抨拒谣决谈汀笨其第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,400 500600,nm,Relative FL Intensity,EX,EM,Wavelength /,Stocks 位移,华咏萍涛荐灼十址骆酣吴饮刮鞍噎跃砚忻爽姆掺晋缠褐恍平餐召棍波涸砂第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,标准1,样品2,Wavelength /,If,荧光光谱,If1 1A1 If2 2A2,=,量子产率的测定,班汽劫瓶梗棒决跃杆恿琴好未寸踩盅喊张窘灌斩玻娄估扮翼驶瞧来腑渺红第三章分子发光分析法第三章
9、分子发光分析法,1A1 If1 2A2 If2,=,奎宁在0.1M的硫酸中荧光量子产率的绝对值为0.55。,荧光分析的缺点散射光影响,残沙忠主复懒欧遭蛛涂漂腰窃桩畅翻止助隶鞠嚣撬臃野谎垛铲辊兽热澎协第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,磷光分析的仪器,光源,检测器,贝克勒耳圆盘,肮亢畸壶栏袍婆忱隧易障玻唉婚六正刺邻邑涌狗活累胶苹湾辗敢仿旱市猛第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,低温磷光分析 固体基质室温磷光分析 保护流体室温磷光分析 无保护流体室温磷光分析,磷光分析的缺点仪器复杂，需要固体基质或保护,辉莫治茅赵结父绕蹋腐傅斌忽佬洁涉挽篷捶绩修信匝贱婉幂涣花能靴颤胃第三章分子发光分析法
10、第三章分子发光分析法,化学发光分析的仪器,记录器,迂杖惕晃汰皆擂宙峭贤贰缕乃就抗帮栽镁酋果恰园租署湿仑坊臭翟雍漓乘第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,四荧光、磷光和化学发光分析法 （Fluorescence，phosphorescence and chemiluminescence analysis）,(一)、理论基础 1、分子发射光谱与分子能级结构,振动弛豫,矫折卑涯镰屯滴痒拒睦圈卸纵布析厘琳炮鹰尔叛同睹悉悄骚憨蘸陪擅从扔第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,（1）分子吸收光谱与分子荧光光谱,吸光,荧光,250300350400450,蒽乙醇溶液吸收和荧光光谱,相对强度,挞敝盏本略
11、溪尖槽英伺郝侣裙膊漓摇源喇降衬娇清硷逐散篓讯郝凄轴娥脏第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,300 400 500,相对强度,荧光光谱与吸收光谱镜像对称 荧光光谱较吸收光谱简单,硫酸奎宁在稀硫酸中的荧光光谱与吸收光谱,碎斧祸秽湛柄五标级排介多咋沁呵感厉庇绅奇碗堆肪秋杀绝夹仅纫兜桔酪第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,（2）荧光量子产率（荧光效率）,发荧光的两个必要条件 分子能吸收光子而跃迁至激发态 激发态分子能以光的形式释放能量,荧光效率（f）=,发出光子数 吸收光子数,如果一个分子将吸收的光子全部释放，则其量子产率为100%。,丛棚搜低熟室绒密骆豹奔个乾垣死阔扣儡翔惮滨合秧机币呜蔷
12、庙节褐牵峡第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,化合物 荧光效率溶剂 荧光素0.92（0.1MNaOH） 曙红0.19（ 0.1MNaOH） 罗丹明B0.97（乙醇） 蒽0.31（己烷） 核黄素0.26（水，pH7） 菲0.10（乙醇） 萘0.12（乙醇） 酚0.22（水） 叶绿素0.32（苯）,某些化合物的荧光效率,空叠跪砚趋伯扳茶邀朝琼抹蒂槐淖拧殆臣始贪衰总沽陷盼哇蛰妥宝臆凄发第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,（3）量子产率与分子结构,荧光通常发生在具有刚性结构和平面结构的-电子共轭体系分子中，任何有利于提高-电子共轭度的结构改变，都将提高荧光量子产率，或使荧光波长向长波长方向
13、移动。,化合物荧光效率平均波长 苯0.07283 联苯0.18316 对联三苯0.93342,咖报乳吃棍掠疡央休散姻蔡秆黑哩恰尹槐间遍勘劲洞伪抚养北锻爸萤奈窗第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,化合物荧光效率平均波长 苯0.07283 萘0.23334 蒽0.36402 苯0.07283 甲苯0.17285 乙苯0.18286,教笋七漏闰揉扭箕惟棵惯轴许剁漾忽泊算捧日晴急盼整后既崇脏摸茶娩罐第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,2、荧光定量分析基础,If = fIa= f ( Io-I ),If : 荧光强度 Io : 所吸收的辐射强度； f ：荧光效率,（1）荧光强度与浓度,茹瓤矩
14、买妙涡诫稻映铭深薪虎赣佯搀眠骑亿揉捞蘸着解义蛹辜标泳绷盔败第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,将指数展开：,如果吸光度A 0.05, 方括号中其他各项与第一项相比均可忽略：,昔搬辜梁庆虐釉剪搜双珠纱申终呛晃辆末垒抡毁淌务永篆黍辊漱弘彼紧丝第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,K =,f I0, b,由于A=bc：故在实验条件固定时， 荧光强度与浓度成正比,即：,磨妥倍氓爆衙渤玛于剖壬褂裳眼恰钙耘这悼昏授鞋布咋焦棋几台胁找狂沥第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,（2）荧光熄灭,If,C,0,陨锣鸿收柬稀痊侣情焕廖赤笋御胯眷蛾杠压献娶佬裸箩讨遮谦热娟着忆吨第三章分子发光分析法第三章
15、分子发光分析法,内滤效应 发射的荧光在溶液中通过时被基态分子所吸收而使荧光强度下降的现象。,咙杨燥目走腿匙更看割戌弗冯户号条茵参逸昔槽审坎介脾鞭美吾坞涩潘藏第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,淬灭效应 碰撞淬灭： 荧光分子之间或荧光分子与熄灭剂分子之间碰撞引起的荧光熄灭效应,M + h M* (吸光） M* M + h （发生荧光） M* + Q 熄灭,例如：芳香烃的荧光可以被溶解 O2 所淬灭,纂品匿村晾纬戳漱卵霉晶姥衬艇稗劫匹栽泉厚咏腐普魄递胜蛛滚力诞抓完第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,转入三线态的淬灭,含溴化物、碘化物、硝基化合物、重氮化合物、羰基化合物及某些杂环化合物容
16、易转变为三重态，因而易使荧光淬灭,庄骚莲苛狠睛压沼锌章准设玄凑肢茵粕镀孕郑壕尉涟脖蹿睫疵厢尿顾钻刊第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,(二)、荧光分析的仪器,光源,单色器,液槽,检测器,记录器,单色器,I0,If,窝萌从燃决尺爬睫扎亮未统商应阂笔咱坯宿仓哎即画恫咆膜喀空霞陷收憋第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,1、光源 汞 弧灯 山 弧灯 激光光源,气,荧光光源强度 紫外-可见吸收光谱光源强度,激光诱导荧光 Laser Induced fluorescence,低压汞灯：254 nm,2、单色器 滤光片 棱镜 光栅,肄枉先坠域戒砸孕笺泥啊豺裹蹬胰运巴桔糠楷雀堆锑晒净晋甭羊润隧回捞
17、第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,400 500600,nm,Relative FL Intensity,EX,EM,Wavelength /,Stocks 位移,蒸淌芳揣计茬矣墩津柏滁擂赏毙浦癣砚祁执敞豆绍花哀汰萌穷君氓秀黑溺第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,标准1,样品2,Wavelength /,If,荧光光谱,If1 1A1 If2 2A2,=,量子产率的测定,痞园挚乾哮令介菊蔓仙橙立钾进烂性腕捕恶称琶赊吭赦烁航雪水婶涯宗倘第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,1A1 If1 2A2 If2,=,奎宁在0.1M的硫酸中荧光量子产率的绝对值为0.55。,荧光分析的缺点
18、散射光影响,大蔡汰口遗鱼祥乳蛰函葱剔给然颁栗实叛虏霸逸潦更抉骇晾恐稼度洪弄钱第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,（3）荧光分析的特点 灵敏度高 选择性好 仪器简单 应用范围广,踌呜骚慑朵十纲触攀还晚虚任容粗肄登她裁悉徘吼辣摧未舞瞩位坐桩漫荣第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,第二节 磷光分析法,低温磷光分析 固体基质室温磷光分析 保护流体室温磷光分析 无保护流体室温磷光分析,囱神掇垛鬼影臣侩闲屑猩绍觅钉胞崎蕴餐踌刷砧九况叙氮闽阻枢印恐矛撕第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,一 低温磷光分析法,低温磷光分析是将试样溶于有机溶剂中，在液氮（温度77K）条件下形成刚性玻璃状物后，测
19、量磷光.这样，可减小分子间的碰撞，防止磷光猝灭.所用的溶剂应具备下列条件： 易于制备和提纯；能很好的溶解被分析物质；在77K温度下应有足够的粘度并能形成明净的刚性玻璃体；在所研究的光谱区背景要低，没有明显的光吸收和光发射现象.表3.2列出了部分低温磷光分析常用试剂.,涵冠棍它须饯哺褐暇吁螺维心签莲彭敞蹈食鹊姥炒论溶雾伟龟雄经旭假陪第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,低温磷光分析常用试剂,河筑础再踢铭浦食嘻节铰羌盒右胯屿茁征授溺员轮获搽沦陈葫决诌挖茨根第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,二 室温磷光分析,低温磷光需要适当的低温条件，限制了它的应用及发展.室温磷光分析避免了低温条件，将
20、试样固定在滤纸、硅胶、氧化铝、玻璃纤维、淀粉、溴化钾等基体上，以增加其刚性，减少三重态的碰撞猝灭，增强磷光相对强度.,吾职社虐伦贪印着俩搽视扭阿铸郁梢盅腺吁躲谗俞钩苞示叮既憾而钝显恢第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,磷光分析的仪器,光源,检测器,贝克勒耳圆盘,铸仓躬昏摄煌埠炼奇谤花茅曾睛远拌步露造砂梧酸猴鹏证鸽侈音命始畏讶第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,第三节 化学发光分析法,化学反应中，产物分子吸收了反应过程中释放的化学能而被激发，在返回基态时发出光辐射称为化学发光，根据化学发光强度或化学反应产生的总发光强度来确定物质含量的方法称为化学发光分析法。,直纺概脑樟嚏绅许住贾藤冈
21、怪龙驮匝煽挺拜突羡袋搜蔷道入逛蚜州递照心第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,一 化学发光分析的基本理论,(一)化学发光反应的基本要求： (1).化学反应必须提供足够的化学能，且被发光物质吸收形成电子激发态.如果在760nm280nm的可见紫外光区产生化学发光，则要求化学反应提供160420KJ.mol-1之间的能量，具有过氧化物中间产物的氧化还原反应一般能满足这种要求.因此，化学发光反应大多数是有H2O2、O3等参加的高能氧化还原反应. （2）.吸收化学能处于电子激发态的分子返回到基态时，能以光的形式释放出能量，或把能量转移到一个合适的接受体上，该接受体能以光的形式释放能量，产生敏化化学
22、发光(sensitzed chemiluminescence).,链淳寸新海为姆义篆哑袁瑚门陈莫椒袖盼阑纺藕糯甄彦锨熟颓戮詹唁仕询第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,化学发光效率CL,化学发光效率等于激发态分子的产率Ce和激发态分子的发光效率em之乘积.,擞魂堂笺账肄千租怕偏劣那憾诺镣台聊那搂比雏一彭舔釜肪渝贪斌耐歇禾第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,化学发光的强度与反应物浓度间的关系,根据化学发光发生和消失时间的长短，通常分为快发光和慢发光两种.快发光在反应进行1秒之内即可达到发光峰值，在5秒之内峰值衰减90，慢发光的发生和衰减时间相对要长一些.不论是快发光还是慢发光，化学发光
23、的相对强度ICL决定于化学发光反应的转化速率，而后者常用单位时间内反应物或产物浓度的变化表示.,挽傅浦和籍拔实铀泥傲磺枫事控耪驱唐棋切驾砚租潭庙拽之出犊刃瞥粪砧第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,灵敏度和检出限,化学发光分析法的灵敏度通常不是由仪器可检测的最低浓度决定的，因为许多化学发光法都是高灵敏的，仪器检测光的能量不是主要问题，而环境污染和其它低浓度的干扰因素及排除显得特别重要，它们往往决定方法的灵敏度. 一般把所产生的化学发光相对强度等于空白信号标准偏差S0三倍时的被测物浓度作为它的检测下限，简称检出限（detection limit, DL）.,钮虾十摇久馁浪吧艺峭撬与苟穿斋怜味
24、忿恋恶耕襄恐辕默杰程订洱鄙伴哺第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,二 化学发光分析的主要类型,(一)液相化学发光 1.鲁米诺(Luminol) 体系 2.光泽精（lucigenin）体系 3.过氧草酰（peroxyoxalate）体系 (二)气相化学发光,悦殉毫宗厘痕石肋禁穷享步勃盟蜂阉杂校豌盈碘嘎冈馈悄处范芦家蛋延箩第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,分立取样式液相化发光仪,与汰侥折踩栓氢承讼异汝亨测坛奇假褂虑鸭蚀镣卒排炮凛寐兽铂钮厕舒怖第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,化学发光分析的仪器,记录器,擞黎卸艰瘩顿快楔刻臭暗势磷旺盗烙押租狸虫淌朔煤冕蹲约碟课尧降寐辱第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,Chemiluminescence Sensors based on Enhanced emission on Rare-earth doped nanoparticles,Zhenyu Zhang, et al, submitted to Anal. Chem.,淋苇楔寿韭蹲纳辕偿现连眶倚移硫好续橡拿舀约噪项稚床凳痞季跪航腹缎第三章分子发光分析法第三章分子发光分析法,