第七章分子發光分析法激發模式不同光致發光熱致發光場致發光化學發光熒光磷光§1熒光分析法一、概述靈敏度高，檢出限比分光光度法低2~4個數量級。選擇性也好。適用范圍較小，主要用于生物物質。二、基本原理（一）熒光和磷光的產生S0S2S1T1吸光1吸光2振動馳豫VR：在同一電子能級中，分子由較高振動能級向該電子態的最低振動能級的非輻射躍遷。內轉化ic：相同多重態的兩個電子能級間的非輻射躍遷。熒光F：處于第一電子激發單重態最低振動能級的分子，以輻射躍遷形式返回基態各振動能級。體系間竄躍isc：不同多重態的兩個電子能級間的非輻射躍遷。磷光P：處于第一電子激發三重態最低振動能級的分子，以輻射躍遷形式返回基態各振動能級。熒光與磷光的比較：（1）熒光是由激發單重態最低振動能層至基態各振動能層間躍遷產生的;

磷光是由激發三重態的最低振動能層至基態各振動能層間躍遷產生的.（2）激發單重態的平均壽命大約為10-8s,熒光產生快，而激發三重態的平均壽命為10-3--10s，磷光產生稍慢。磷光壽命比熒光長。（4）不論電子開始被激發至什么高能級，熒光和磷光的波長都是固定的。（3）磷光輻射的波長比熒光長激發光譜曲線

以不同波長的光激發熒光物質，并在熒光最強的波長處測量熒光強度。以激發波長為橫坐標，熒光強度為縱坐標繪制得到激發光譜曲線。熒光光譜曲線

固定激發光的波長和強度不變，測量不同波長下的熒光強度。以熒光發射波長為橫坐標，熒光強度為縱坐標繪制得到熒光光譜曲線。（二）熒光的激發光譜與發射光譜激發光譜發射光譜吸收光譜的各個譜帶間隔與激發態的振動能級能量差對應，熒光的發射譜帶間隔與基態的振動能級能量差相等。因而，激發態與基態的振動能級間隔類似時，吸收光譜與熒光光譜呈鏡象對稱。吸收光譜可以有幾個吸收帶，而熒光發射總是從S1

S0的過程，一般只有一個發射帶，且與激發波長無關（形狀固定）。同時發射的量子產率基本上與激發波長無關。（三）熒光效率及其影響因素1、熒光效率

kf為熒光發射過程的速率常數，ki為其它有關過程的速率常數的總和。一般來說，kf主要取決于化學結構，而ki則主要取決于化學環境，同時也與化學結構有關。2、熒光與分子結構的關系物質只有能吸收紫外可見光，才可能發熒光。共軛效應能增大熒光物質的摩爾吸光系數，有利于產生更多的激發態分子，從而有利于熒光的發生。容易實現*激發的芳香族化合物容易發生熒光，而能發生熒光的脂肪族和脂環族化合物較少（僅少數高度共軛體系化合物除外）。萘310nm0.29蒽400nm0.46分子的剛性平面結構有利于熒光的產生。剛性平面結構可以減少分子的振動和碰撞去活的可能性。給電子取代基能增強熒光。如-OH、-OR、-CN、-NH2、-NR2等吸電子取代基能減弱熒光。如-COOH、-NO、-CO、鹵素等。重原子效應減弱熒光，增強磷光。能級交叉現象嚴重，容易發生自旋軌道偶合作用，使體系間竄躍顯著增加。如鹵素取代基。芴

f=1聯苯

f=0.20n

p*躍遷的摩爾吸光系數、量子產率均低于p

p*躍遷。3.環境因素對熒光的影響1、溶劑的極性：電子激發態比基態有更大的極性。溶劑的極性增強，對激發態會產生更大的穩定作用，使物質的熒光波長紅移，熒光強度增大。2、溫度：輻射躍遷速率不受溫度影響，但非輻射躍遷速度隨溫度升高顯著增大。對于大多數熒光物質，升高溫度會使非輻射躍遷概率增大，熒光效率降低。由于三重態的壽命更長，溫度對磷光影響更大。3、pH：含有酸性或堿性基團的芳香族化合物在不同pH溶液中有不同的電子氛圍，具有不同熒光性質。4、內濾光作用和自吸收作用。自吸收作用：當熒光物質的短波部分與其吸收光譜的長波部分有重疊時，如果溶液濃度過大，其發射的熒光被自身部分吸收。內濾光作用：溶液中若存在能吸收激發光或熒光的物質，會使實際測到的熒光減弱。5、表面活性劑：使熒光物質處于更有序的膠束微環境中，對處于激發單重態的熒光物質分子有保護作用，減小非輻射躍遷的概率，提高熒光效率。6、溶解氧分子：氧分子順磁性，使激發單重態分子向三重態的體系間竄躍速率加大，使熒光效率降低。7.熒光猝滅：熒光分子與溶劑分子或其它溶質分子的相互作用使熒光強度下降的物理或化學作用過程。化學反應生成無熒光物質碰撞失活Ifc0熒光猝滅劑：與熒光分子相互作用使熒光強度下降的物質，如氧分子、鹵化物。熒光自猝滅效應：熒光物質發出的熒光通過溶液時被熒光物質的基態分子所吸收（自吸現象）。由于激發態分子之間的碰撞，導致非輻射躍遷概率增大，熒光效率降低。（三）熒光強度與溶液濃度的關系三、熒光分析儀I0光源單色器液槽單色器檢測器顯示器IIf垂直測量方式兩個單色器氙燈(250~800nm)高壓汞燈365/405/436nm激光石英材料,方形四面透明。光柵光電倍增管四、熒光分析法的應用（一）無機化合物---金屬離子與芳香族化合物形成絡合物，使分子的平面剛性結構增大，原來不發光或發光較弱的化合物轉變為強熒光化合物。無機離子與發熒光的物質反應形成無熒光物質。根據熒光減弱的程度進行測定。§2磷光分析法一、原理

T1→S010-4~10S躍遷禁阻弱

二、影響因素

溫度含重原子溶劑重原子取代基重原子效應S1→T1

表面活性劑-膠束穩定作用膠束增穩室溫磷光分析表面吸附固體表面室溫磷光分析三磷光分析儀器I0光源單色器液槽單色器檢測器顯示器IIp低溫或特制磷光鏡§3化學發光分析法化學反應的化學能激發反應產物分子至激發態，受激分子輻射發光。生物發光。一、概述化學發光分析的特點靈敏度高10-12gmL-1測定的線性范圍寬

5~6個數量級儀器設備簡單

沒有激發光源，檢測發光總量。分析速度快二、基本原理（一）化學發光的條件間接發光A+BC*+DC*+FF*+EF*F+h

直接發光：

A+BC*+DC*C+h

（1）化學反應必須快速提供足夠的激發能。（2）反應途徑有利于激發態分子的形成。（3）激發態分子，能以輻射光子的形式回到基態。（二）化學發光效率和強度（三）化學發光反應的類型（2）氣相化學發光主要有O3、NO、S的化學發光反應，可用于監測空