文档介绍：1
第五章荧光分析法
第一节荧光分析法的基本原理
第二节荧光定量分析方法
第三节荧光分光光度计
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某些物质受到光照射,除吸收某种波长的光之外,发射出比原来所吸收光的波长更长的光——光致发光(二级光)。
光致发光
荧光 fluorescence
磷光 phosphorescence
荧光分析法是根据物质的荧光谱线的位置及其强度进行物质鉴定和含量测定的仪器方法。
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分子荧光分析的特点:
灵敏度高:一般紫外一可见分光光度法的检出限约为10-7g/ml,而荧光分析法的检出限可达到10-10甚至10-12 g/ml。
选择性好
线性范围宽
应用范围窄
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第一节荧光分析法的基本原理
1. 分子荧光的产生
一、分子荧光
molecular fluorescence
★分子能级比原子能级复杂
★在分子体系中,每个电子能级上都存在振动、转动能层
★室温下大多数分子处于基态的最低振动能层
★在基态时,含有偶数个电子的分子,电子的ms为+1/2和-1/2, s=0,M=1。则该分子所处的电子能态称为基态单重态,用符号S0表示
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分子吸收辐射后
电子被激发且不发生自旋方向的改变
ms为+1/2和-1/2, s=0,M=1。则该分子所处的电子能态称为激发单重态,用符号S表示。(S1 S2 S3…)
电子被激发且伴随着自旋方向的改变
ms为+1/2和+1/2, s=1,M=3。则该分子所处的电子能态称为
激发三重态,用符号T表示。(T1 T2 T3…)
S0
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小结:分子能级与跃迁
基态(S0)→激发态:吸收特定频率的辐射;量子化;跃迁一次到位;
激发态→基态:多种途径和方式(见能级图);速度最快、激发态寿命最短的途径占优势,发生的几率大;
第一、第二、…电子激发单重态 S1 、S2…;
第一、第二、…电子激发三重态 T1 、 T2 …;
电子能级的多重性 M=2S+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;
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S0→S1、S2 允许跃迁;
S0→T1、T2 禁阻跃迁;通过其他途径进入
(见能级图);进入的几率小;
小结:激发单重态与激发三重态的不同
激发单重态分子中没有净电子自旋,因而具有反磁性;激发三重态有2个自旋平行电子,是顺磁性的
激发单重态分子平均寿命短(10-8~10-6s),而激发三重态的长(10-4~10s)
基态单重态到激发单重态的激发,不涉及电子自旋方向的改变而容易发生,属于允许跃迁;而到激发三重态属于禁阻跃迁
S2
S1
S0
T1
吸
收
发
射
荧
光
发
射
磷
光
系间跨越
内转换
振动弛豫
能
量
l 2
l 1
l 4
外转换
l 3
T2
内转换
振动弛豫
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激发态→基态的能量传递途径
电子处于激发态是不稳定状态,返回基态时,通过辐射跃迁(发光)和无辐射跃迁等方式失去能量;
荧光
延迟荧光
磷光
辐射跃迁
无辐射跃迁
传递途径
内转移
外转移
系间跨越
振动弛豫
荧光:10-7~10-9s,第一激发单重态的最低振动能级→基态
磷光:10-4~10s; 第一激发三重态的最低振动能级→基态
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辐射和非辐射能量传递过程
振动弛豫:同一电子能级中,以热能量交换形式由高振动能层至低相邻振动能层间的跃迁。发生振动弛豫的时间10-12s
内转换:相同多重态的电子能级间的等能级的无辐射跃迁。
通过内转换和振动弛豫,高激发单重态的电子跃回第一激发单重态的最低振动能级。发生内转换的时间10-13s。
荧光发射:电子由第一激发单重态的最低振动能层→基态
( 荧光多为 S1→ S0跃迁),发射波长为3的荧光,10-7~10-9s 。
发射荧光的能量比分子吸收的能量小,波长长:
3 > 2 > 1 ;