仪器分析重点讲解课件.ppt

1、考评项目赋标准分，对照考评内容和考评办法对考评项目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考评类目的考评实际得分第八章第八章 分子发光分析分子发光分析M+能量能量MM+热量热量M+热量热量+h 10-7-10-9s荧光荧光F10-3-10s 磷光磷光P分子发光：基态分子吸收能量被激发，然后从不稳定的分子发光：基态分子吸收能量被激发，然后从不稳定的 激发态返回基态并发射出光子的现象激发态返回基态并发射出光子的现象.考评项目赋标准分，对照考评内容和考评办法对考评项目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考评类目的考评

2、实际得分发光分析的特点：发光分析的特点：1)灵敏度高。检测限比吸收光谱法低灵敏度高。检测限比吸收光谱法低1-3个数量级。个数量级。2)发光参数多，可进行动力学分析。发光参数多，可进行动力学分析。3)线性范围宽。线性范围宽。4)选择性比吸收光谱法好。选择性比吸收光谱法好。5)应用范围不及吸收光谱法广。应用范围不及吸收光谱法广。.考评项目赋标准分，对照考评内容和考评办法对考评项目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考评类目的考评实际得分单重态基态，单重态基态，S0S=+1/2-1/2=0M=2S+1=1激发单重态，激发单重态，S Si iS=+1/2-1

3、/2=0M=2S+1=1激发三重态，激发三重态，T Ti iS=+1/2+1/2=1M=2S+1=3允许跃迁允许跃迁禁戒跃迁1)单、三重态电子自旋方向不同，且激发三重态能级较低；单、三重态电子自旋方向不同，且激发三重态能级较低；2)三重态的寿命更长。三重态的寿命更长。1.激发态激发态8.1.1 荧光产生的机理荧光产生的机理.考评项目赋标准分，对照考评内容和考评办法对考评项目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考评类目的考评实际得分2.去活化过程去活化过程失活过程失活过程辐射失活辐射失活非辐射失活非辐射失活分子间能量转移失活分子间能量转移失活荧光荧光磷

4、光磷光振动驰豫振动驰豫内转换内转换外转换外转换系间跨跃系间跨跃处于激发态分子不稳定，通过辐射或非辐射跃迁等处于激发态分子不稳定，通过辐射或非辐射跃迁等去活化过程返回至基态。这些过程包括：去活化过程返回至基态。这些过程包括：.考评项目赋标准分，对照考评内容和考评办法对考评项目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考评类目的考评实际得分1)振动弛豫振动弛豫（Vibrational Relaxation,VR）同一电子能级内，以热能量交换形式由高振动能级至同一电子能级内，以热能量交换形式由高振动能级至相邻低振动能级间的跃迁。相邻低振动能级间的跃迁。振动驰豫时

5、间：振动驰豫时间：10-12s2)内转换内转换（Internal Conversion，IC）在相同多重态的电子能级中，若较高电子能级的低振在相同多重态的电子能级中，若较高电子能级的低振动能层与较低电子能级的高振动能层相重叠，则电子动能层与较低电子能级的高振动能层相重叠，则电子可在重叠的能层之间通过振动耦合产生无辐射跃迁，可在重叠的能层之间通过振动耦合产生无辐射跃迁，如如S2-S1；T2-T1。内转换时间：内转换时间：10-12s.考评项目赋标准分，对照考评内容和考评办法对考评项目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考评类目的考评实际得分3)外转换外

6、转换（External Conversion，EC）受激分子与溶剂或其它分子相互作用发生能量转换而受激分子与溶剂或其它分子相互作用发生能量转换而使荧光或磷光强度减弱甚至消失的过程，也称使荧光或磷光强度减弱甚至消失的过程，也称“熄灭熄灭”或或“猝灭猝灭”。4)系间跨跃系间跨跃（Intersystem Conversion，ISC）当不同多重态的两个电子能层有较大重叠时，处于这当不同多重态的两个电子能层有较大重叠时，处于这两个能层上的受激电子的自旋方向发生变化，即可通两个能层上的受激电子的自旋方向发生变化，即可通过自旋过自旋-轨道耦合而产生无辐射跃迁的过程。轨道耦合而产生无辐射跃迁的过程。.考评项

7、目赋标准分，对照考评内容和考评办法对考评项目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考评类目的考评实际得分处于单重激发态的最低振动能层的分子，在处于单重激发态的最低振动能层的分子，在10-9-10-7s的时间内发射光子回到基态各振动能层的过程。的时间内发射光子回到基态各振动能层的过程。5)荧光发射荧光发射从单重态到三重态分子间发生系间跨跃跃迁后，再经从单重态到三重态分子间发生系间跨跃跃迁后，再经振动弛豫回到三重态最低振动能层，最后，在振动弛豫回到三重态最低振动能层，最后，在10-4-10s内跃迁到基态的各振动能层所产生的辐射。内跃迁到基态的各振动能层所产

8、生的辐射。6)磷光发射磷光发射0111STTS磷光发射振动弛豫系间跨越低振动能层高振动层.考评项目赋标准分，对照考评内容和考评办法对考评项目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考评类目的考评实际得分8.1.2 荧光光谱荧光光谱 1.激发光谱激发光谱固定某一发射波长，测定该波长下的荧光发射强固定某一发射波长，测定该波长下的荧光发射强度随激发波长变化的光谱，即为荧光激发光谱。度随激发波长变化的光谱，即为荧光激发光谱。2.发射光谱发射光谱 固定某一激发波长，测定荧光发射强度随发射波长变固定某一激发波长，测定荧光发射强度随发射波长变化的光谱，得到荧光发射光谱

9、，又称荧光光谱。化的光谱，得到荧光发射光谱，又称荧光光谱。4.三维荧光光谱三维荧光光谱以荧光强度、激发波长和发射波长为坐标绘制的荧光光谱图。以荧光强度、激发波长和发射波长为坐标绘制的荧光光谱图。3.同步荧光光谱同步荧光光谱同时记录荧光物质的发射光谱和荧光光谱。同时记录荧光物质的发射光谱和荧光光谱。.考评项目赋标准分，对照考评内容和考评办法对考评项目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考评类目的考评实际得分8.1.3 荧光光谱的基本特征荧光光谱的基本特征 荧光发射波长比激发波长更长，即产生荧光发射波长比激发波长更长，即产生Stokes位移。位移。(1)

10、斯托克位移斯托克位移(2)形状形状 荧光光谱形状与激发波长无关。荧光光谱形状与激发波长无关。(3)镜像对称镜像对称通常荧光光谱与吸收光谱呈镜像对称关系。通常荧光光谱与吸收光谱呈镜像对称关系。.考评项目赋标准分，对照考评内容和考评办法对考评项目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考评类目的考评实际得分解释解释1：能层结构相似性：能层结构相似性 能层结构相似性荧光为第一电子能层结构相似性荧光为第一电子激发单重态的最低振动能层跃迁到基激发单重态的最低振动能层跃迁到基态的各个振动能层而形成，即其形状态的各个振动能层而形成，即其形状与基态振动能级分布有关。与基

11、态振动能级分布有关。吸收光谱是由基态最低振动能层吸收光谱是由基态最低振动能层跃迁到第一电子激发单重态的各个振跃迁到第一电子激发单重态的各个振动能层而形成，即其形状与第一电子动能层而形成，即其形状与第一电子激发单重态的振动能级分布有关。激发单重态的振动能级分布有关。由于激发态和基态的振动能层分由于激发态和基态的振动能层分布具有相似性，因而呈镜像对称。布具有相似性，因而呈镜像对称。.考评项目赋标准分，对照考评内容和考评办法对考评项目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考评类目的考评实际得分由于电子吸收跃迁速率极快（由于电子吸收跃迁速率极快（10-15s）

12、，此时核的相对），此时核的相对位置可视为不变。当两个能层间吸收跃迁的几率越大，位置可视为不变。当两个能层间吸收跃迁的几率越大，其相反跃迁的几率也越大，即产生的光谱呈镜像对称。其相反跃迁的几率也越大，即产生的光谱呈镜像对称。解释解释2：位能曲线（：位能曲线（Frank-Condon原理）原理）.考评项目赋标准分，对照考评内容和考评办法对考评项目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考评类目的考评实际得分1.产生并可观察到荧光的条件：产生并可观察到荧光的条件：(1)分子具有与辐射频率相应的荧光结构（内因）；分子具有与辐射频率相应的荧光结构（内因）；(2)吸

13、光后被激发的分子具有高的荧光量子产率。吸光后被激发的分子具有高的荧光量子产率。凡是使凡是使kF增加，其它去活化常数降低的因素均可增加荧增加，其它去活化常数降低的因素均可增加荧光量子产率。光量子产率。PECISCICVRFFkkkkkkk吸收的光量子数发射的荧光量子数8.1.4 荧光的产率与分子结构的关系荧光的产率与分子结构的关系通常，通常，kF由分子结构决定（内因），其它参数则由化由分子结构决定（内因），其它参数则由化学环境和结构共同决定。学环境和结构共同决定。.考评项目赋标准分，对照考评内容和考评办法对考评项目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考

14、评类目的考评实际得分2.荧光与分子结构的关系荧光与分子结构的关系 2)共轭效应共轭效应3)刚性平面性结构刚性平面性结构4)取代基效应取代基效应给电子取代基使荧光强度增大。如给电子取代基使荧光强度增大。如-OH、-NH2取代；取代；共轭度越大，发射波长红移，发光强度增加。共轭度越大，发射波长红移，发光强度增加。吸电子取代基则降低荧光强度。如吸电子取代基则降低荧光强度。如RCO-、-NO2取代；取代；在发光分子中引入重原子时磷光增强荧光减弱。在发光分子中引入重原子时磷光增强荧光减弱。1)跃迁类型：跃迁类型：*、*n 跃迁荧光相率高；跃迁荧光相率高；.考评项目赋标准分，对照考评内容和考评办法对考评项

15、目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考评类目的考评实际得分(1)溶剂效应溶剂效应(2)温度温度(3)pH值值8.1.5 影响荧光强度的外因影响荧光强度的外因a.溶剂极性可增加或降低荧光强度；溶剂极性可增加或降低荧光强度；b.与溶剂作用从而改变荧光物质结构来改变荧光强度。与溶剂作用从而改变荧光物质结构来改变荧光强度。温度增加，荧光强度下降温度增加，荧光强度下降有机物质的结构在不同有机物质的结构在不同pH值发生变化，改变荧光强度值发生变化，改变荧光强度无机荧光物质的稳定性受无机荧光物质的稳定性受pH值影响，荧光强度发生改变。值影响，荧光强度发生改变。.

16、考评项目赋标准分，对照考评内容和考评办法对考评项目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考评类目的考评实际得分(5)荧光猝灭荧光猝灭(4)内滤光和自吸：均可使荧光强度下降内滤光和自吸：均可使荧光强度下降碰撞猝灭碰撞猝灭静态猝灭静态猝灭转入三重态的猝灭转入三重态的猝灭自猝灭自猝灭电子转移猝灭电子转移猝灭.考评项目赋标准分，对照考评内容和考评办法对考评项目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考评类目的考评实际得分溶液的荧光强度溶液的荧光强度afIIlctaIIII10100)1(1013.200lclcfeIII

17、lcIlcIIf003.2)3.21(1 KcIf即：荧光测定必须在稀溶液中才可用于定量。即：荧光测定必须在稀溶液中才可用于定量。02.0lc.考评项目赋标准分，对照考评内容和考评办法对考评项目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考评类目的考评实际得分8.1.6 荧光仪器荧光仪器组成组成：激发光源、样品池、单色器、检测器。：激发光源、样品池、单色器、检测器。1.光源：氙灯、高压汞灯、激光光源：氙灯、高压汞灯、激光2.样品池：低荧光、不吸收紫外光的石英矩形或方形池样品池：低荧光、不吸收紫外光的石英矩形或方形池3.单色器：以光栅作为色散元件，两个单色器单

18、色器：以光栅作为色散元件，两个单色器4.检测器：光电倍增管，并与激发光成直角。检测器：光电倍增管，并与激发光成直角。氙灯：氙灯：200-700nm，分子灯，连续光谱，分子灯，连续光谱高压汞灯：高压汞灯：365、405、436nm，线状光谱，线状光谱激光：单色性好，强度大，通常用激光：单色性好，强度大，通常用Ar激光激光激发单色器：选择激发波长；激发单色器：选择激发波长；发射单色器：分离出荧光发射波长。发射单色器：分离出荧光发射波长。.考评项目赋标准分，对照考评内容和考评办法对考评项目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考评类目的考评实际得分特殊点：特

19、殊点：(1)有两个单色器，光源与检测器通常成直角有两个单色器，光源与检测器通常成直角(2)固定激发波长，扫描发射波长可得发射光谱固定激发波长，扫描发射波长可得发射光谱(3)固定发射波长，扫描激发波长可得激发光谱固定发射波长，扫描激发波长可得激发光谱荧光光度计组成示意图荧光光度计组成示意图.考评项目赋标准分，对照考评内容和考评办法对考评项目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考评类目的考评实际得分8.1.7 荧光分析法及其应用荧光分析法及其应用8.1.7.1 定量分析方法定量分析方法1.校准曲线法校准曲线法2.标准对照法：标准对照法：2121ccII3

20、.多组分混合物的荧光分析多组分混合物的荧光分析(1)如果两组分的荧光峰如果两组分的荧光峰相互不干扰相互不干扰，可，可直接直接测定测定;(2)如果两组分的荧光峰如果两组分的荧光峰相互干扰相互干扰，但，但激发光谱激发光谱有有 显著显著区别区别，可选用不同的激发光进行测定；，可选用不同的激发光进行测定；(3)如果两组分的荧光峰和激发光谱如果两组分的荧光峰和激发光谱相互干扰相互干扰，可选，可选 两个波长，两个波长，解联立方程解联立方程；.考评项目赋标准分，对照考评内容和考评办法对考评项目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考评类目的考评实际得分8.1.7.2

21、 应用应用1.无机化合物的分析无机化合物的分析芳香族化合物：具有共轭的不饱和体系，直接荧光测定。芳香族化合物：具有共轭的不饱和体系，直接荧光测定。加入某种试剂将非荧光物质转化为荧光物质进行分析加入某种试剂将非荧光物质转化为荧光物质进行分析2.有机化合物的荧光测定有机化合物的荧光测定铍、铝、硼、镓、硒、镁及某些稀土元素铍、铝、硼、镓、硒、镁及某些稀土元素荧光分析荧光分析氟、硫、铁、银、钴、镍等氟、硫、铁、银、钴、镍等荧光猝灭荧光猝灭脂肪族化合物：与某种有机试剂作用后生成能荧光的化合脂肪族化合物：与某种有机试剂作用后生成能荧光的化合 物，通过测定其荧光强度进行定量分析。物，通过测定其荧光强度进行定

22、量分析。.考评项目赋标准分，对照考评内容和考评办法对考评项目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考评类目的考评实际得分荧光分析的特点：荧光分析的特点：1)灵敏度高：检出限比灵敏度高：检出限比UV-Vis低低2-4个数量级；个数量级；2)选择性好：可同时用激发光谱和荧光发射光谱定性；选择性好：可同时用激发光谱和荧光发射光谱定性；3)结构信息量多：包括物质激发光谱、发射光谱、光强、结构信息量多：包括物质激发光谱、发射光谱、光强、荧光量子效率、荧光寿命等。荧光量子效率、荧光寿命等。5)应用不广泛：应用不广泛：4)线性范围宽线性范围宽.考评项目赋标准分，对照

23、考评内容和考评办法对考评项目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考评类目的考评实际得分电子由第一电子由第一激发单重态激发单重态的最低振动能级，以系间窜跃的最低振动能级，以系间窜跃方式转至第一方式转至第一激发三重态激发三重态，经振动驰豫，转至其最低，经振动驰豫，转至其最低振动能级，由此激发态回到基态时，发射磷光。振动能级，由此激发态回到基态时，发射磷光。8.2 分子磷光法分子磷光法8.2.1 磷光的产生磷光的产生和强度和强度T1S0跃迁过程是自旋禁阻的，发光速率较慢，约为跃迁过程是自旋禁阻的，发光速率较慢，约为10-4-10s，因此，在停止激发光照射后

24、，磷光仍持续一段时间。，因此，在停止激发光照射后，磷光仍持续一段时间。.考评项目赋标准分，对照考评内容和考评办法对考评项目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考评类目的考评实际得分荧光荧光由激发由激发单重态单重态最低振动能层至基态各振动能层最低振动能层至基态各振动能层间跃迁产生的；间跃迁产生的；荧光与磷光的根本区别：荧光与磷光的根本区别：磷光磷光是由激发是由激发三重态三重态的最低振动能层至基态各振动的最低振动能层至基态各振动能层间跃迁产生的。能层间跃迁产生的。1.磷光的特点磷光的特点1)磷光波长比荧光的长磷光波长比荧光的长(T1CA时，时，CB 为常

25、数，发光反应可视为一级反应为常数，发光反应可视为一级反应AAkcdtdcvACLCLCLcdtdtdcdtIS ACLACLCLkcdtdctI A+BC*+D发光物发光物质质化学发光总强度与分析物浓度呈线性关系，可用于定量分析化学发光总强度与分析物浓度呈线性关系，可用于定量分析待测物质待测物质发光总强发光总强度度.考评项目赋标准分，对照考评内容和考评办法对考评项目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考评类目的考评实际得分8.3.3 化学发光反应的类型化学发光反应的类型1.液相化学发光液相化学发光研究和应用的比较广泛的有鲁米诺、光泽精、没食研究和应用

26、的比较广泛的有鲁米诺、光泽精、没食子酸、洛粉碱、过氧草酸盐等。子酸、洛粉碱、过氧草酸盐等。鲁米诺是最常用的发光试剂鲁米诺是最常用的发光试剂，可以测定，可以测定Cl2、HOCl、OCl-、H2O2、O2和和NO2，化学发光反应的量子效率为，化学发光反应的量子效率为0.010.05鲁米诺在碱性溶液中和鲁米诺在碱性溶液中和H2O2等氧化剂反应，生成最大波等氧化剂反应，生成最大波长为长为425 nm的光辐射的光辐射.考评项目赋标准分，对照考评内容和考评办法对考评项目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考评类目的考评实际得分NHNHOONH22NHCOOCOO

27、*OH-COOCOONH2+hv氧化剂氧化剂反应产生的化学能被产物氨基邻苯二甲酸根吸收，处于反应产生的化学能被产物氨基邻苯二甲酸根吸收，处于激状态，返回基态时发射荧光。可检测激状态，返回基态时发射荧光。可检测10-9 mol/LH2O2425 nm.考评项目赋标准分，对照考评内容和考评办法对考评项目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考评类目的考评实际得分测定测定Co(),Cu(),Ni(),Cr()等过渡金属离子等过渡金属离子.应用应用1)鲁米诺鲁米诺H2O2的化学反应，可以被一些痕量的过渡金属的化学反应，可以被一些痕量的过渡金属元素所催化，使发出

28、的光大大增强；元素所催化，使发出的光大大增强；检测限由检测限由0.0140 gmL-1不等不等2)利用鲁米诺发光体系可以测定利用鲁米诺发光体系可以测定50余种元素和大量有机余种元素和大量有机 和无机化合物，灵敏度都比较高和无机化合物，灵敏度都比较高3)鲁米诺化学发光体系还可用于许多生化反应研究，常常鲁米诺化学发光体系还可用于许多生化反应研究，常常 涉及到涉及到H2O2的产生或的产生或H2O2参加反应参加反应.考评项目赋标准分，对照考评内容和考评办法对考评项目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考评类目的考评实际得分2.气相化学发光气相化学发光广泛应用

29、于大气污染监测、可监测空气中的广泛应用于大气污染监测、可监测空气中的O3；NO、NO2；SO2；H2S；CO；乙烯等。；乙烯等。例：例：NO+O3NO2*+O2NO2*NO2+h 600nm常温下产生化学发光，灵敏度可达常温下产生化学发光，灵敏度可达1ngmL-1；测定范围；测定范围0.0110000 gmL-1CO+O（原子氧）（原子氧）CO2*CO2*CO2+h =300-500nm灵敏度为灵敏度为1ngmL-1例：例：.考评项目赋标准分，对照考评内容和考评办法对考评项目进行考评，评出各考评项目的考评实际得分，考评类目下各考评项目考评实际得分之和为该考评类目的考评实际得分8.3.4 化学发

30、光的测量装置化学发光的测量装置组成：组成：样品室、光检测器、放大器和信号输出装置。样品室、光检测器、放大器和信号输出装置。分类：分类：分立取样式分立取样式和和流动注射式流动注射式化学发光仪。化学发光仪。将试剂先加到光电倍增管前面的反应池内，然后用进样将试剂先加到光电倍增管前面的反应池内，然后用进样器加入分析物。加样是间歇的。器加入分析物。加样是间歇的。不连续取样体系：不连续取样体系：反应试剂和分析物是定时在样品池中汇合反应，且在载反应试剂和分析物是定时在样品池中汇合反应，且在载流推动下向前移动，被检测的光信号只是整个发光动力流推动下向前移动，被检测的光信号只是整个发光动力学曲线的一部分，而以峰高进行定量测量。学曲线的一部分，而以峰高进行定量测量。连续流动体系：连续流动体系：.