荧光分析
2017-10-06 21:11:31 2 举报
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荧光
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大纲/内容
1
荧光物质和猝灭剂生成非荧光的配合物
分子荧光参数
非辐射跃迁
不同多重态之间的一种无辐射跃迁过程，涉及到受激电子自旋状态的改变
羰基(＞C=O、–COOH、)，硝基(−NO2)
三重态T
荧光
卤素取代
对位、邻位取代增强荧光，间位取代抑制荧光。
温度↑→荧光强度↓
化学发光反应多是氧化还原反应
一般，猝灭剂浓度↑→猝灭作用↑； 粘度↑→猝灭作用↓； 温度↑→碰撞↑→ 猝灭作用↑。
要求
反应类型
足够的激发能和具有一定的速度
气相化学发光
荧光光谱
条件一定时，荧光强度仅与荧光物质浓度成正比
荧光物质浓度较大时，自吸显著。
荧光发射的速率比其它非辐射跃迁速率大（荧光量子产率大）
定量分析和定性分析
液相化学发光
基础知识
取代基位置
碰撞猝灭
如8-羟基喹啉，罗丹明类染料是常用的金属离子显色剂
溶液的pH值主要影响荧光物质存在的形式
基本原理
具有较大的共轭π键
外转换
同一多重态的不同电子能级间的一种无辐射跃迁过程。当两个电子能级的振动能层间有重叠，则可能发生电子由高能级以无辐射跃迁方式转移到低能级。
分子发光分析法
取代基效应（苯环上）
荧光分子结构特点
X=激发波长Y=荧光强度
物质的荧光波长红移，荧光强度增大
分子的多重性2s+1
荧光发射光谱（荧光或磷光发射光谱）
–NH2、–NHR、–NR2、–OH、–OR、–CN
生物发光
对激发光具有强吸收
T的能量小于S
不同的荧光物质荧光寿命不同
原因是激发态分子和未激发的分子产生碰撞
辐射跃迁
2
得电子基取代基一般将使荧光减弱，使磷光加强
荧光分子是处在单重激发态时的去激过程，发生系间跨越跃迁，分子进入了三重态后在常温下不发荧光。有些条件会诱变使荧光分子从单重激发态向三重激发态跃迁，而使荧光猝灭。
内转换
镧系元素的三价离子和锕系元素中的 铀的无机盐有荧光
发生在同一电子能级内，激发态分子以热的形式将多余的能量传递给周围的分子，自己从高的振动能级层转至低的振动能级层
化学发光
荧光和分子结构的关系
溶剂
三磷酸腺苷(ATP)的测定就是一个十分成功的实例。在pH7~8的介质中，在荧光素酶(E)和Mg(Ⅱ)的存在条件下，让荧光素(LH2)与ATP反应，生成磷酸腺苷(AMP) 荧光素和荧光素酸的复合物和镁的焦磷酸盐。
当荧光物质的激发光谱和荧光光谱相重叠时，在重叠部分的短波长荧光可能被荧光物质自身吸收。
热弛豫
去激过程
含氮杂环物
化合最用猝灭
激发态分子通过与溶剂或溶质分子间的相互作用产生去激发，从而使荧光或磷光减弱或消失。
在生物体系中发生
荧光猝灭
单重态S
系间跨越
定量分析依据
荧光光谱具有如下特性： ① 斯托克斯位移： 由于振动驰豫而损失了能量， 所以荧光波长大于激发光的波长。 ② 荧光光谱的形状与激发光波长无关，分子的吸 收谱可能有几个吸收带，但是荧光光谱只有一 个发射带—从第一激发态的最低振动能级回到 基态，所以荧光光谱和激发波长无关。 ③ 镜像对称：有些物质的荧光光谱和吸收光谱之 间存在“镜像对称”关系。
So激发——振动弛豫——内转换——振动弛豫——荧光
磷光是由激发三重态的最低振动能层跃迁到基态的各振动能层所产生光的辐射
所有波长处的荧光强度之和。用荧光光谱的面积来表示荧光总量。利用荧光总量来进行荧光定量分析，可以提高方法的灵敏度
通过荧光激发光谱得到激发波长
有机物的荧光
荧光是由激发单重态最低振动能层跃迁到基态的各振动能层的光辐射
1、三重激发态能级总是比相应的单重态激发态的能量低2、一般磷光波长比荧光波长长
自吸
至少一种激发态分子产生
电子激发态比基态具有更大的极性。溶剂极性增强，对激发态会产生更大的稳定作用
芳香族化合物和羰基化合物容易生成激发态产物
平面刚性结构可以减少分子自身的振动，使分子与溶剂或其它溶质刚性的平面结构的相互作用减少，降低了碰撞去激发的可能性，有比较强的荧光。
不发荧光的无机离子和有吸光结构的有剂机试剂进行配合反应
由5d电子或 4f电子跃迁而发射的，谱线比较窄
磷光
停止激发后，荧光强度降到最大强度的1/e所需要的时间
在跃迁回到基态的过程中将多余的能量以光子形式辐射出来
发光
生物发光反应常涉及到催化反应和发光反应。这类反应选择性很好，而且有很高的灵敏度。
分子为刚性的平面结构
杂环化合物分子有N、O、S原子(非键电子n)，激发跃迁属n–π*类型；在低温和极性溶剂中有较强的磷光；溶剂的极性↑→荧光强度↑
荧光强度
定量分析
荧光激发光谱
给电子取代基加强荧光
振动弛豫
在高浓度的荧光物质溶液中，荧光强度因其浓度高而减弱
温度
影响荧光强度因素
4
用来求出最适宜的荧光激发波长
荧光总量
可以用于监测空气中的O3、NO、NO2、H2S、SO2 和CO等
碰撞猝灭（主要原因）
芳环或杂环化合物有较强的荧光，芳环越大，荧光强度也越强
主要有O3、NO和S的化学发光反应
荧光随卤素原子量增加而减弱，而磷光则相应地增强。
受化学能的激发，使分子处在激发态
pH
将n→π* 跃迁变为π→π*，使有机配合体的非刚性→为刚性的结构→荧光 配位化合物。
内过滤
激发态分子不能以热的形式消耗能量，只能以释放光子的形式回到基态。
荧光寿命
温度升高增加了荧光分子和溶剂分子的热运动，从而增加两者之间的碰撞频率，使外转换去激过程增大
转入三重态猝灭
3
X=激发波长Y=荧光强度峰值=最适宜的激发波长
用于液相化学发光的物质有鲁米诺(Lominol)、光泽精、洛粉碱、没食子酸、过氧化草酸盐、硅氧烯和芳香游离基离子等。
无机物的荧光
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