三维荧光光谱分析法 荧光强度与激发波长Kex、发射波长Kem、衰变时间( t)、荧光寿命(S)、吸光系数(E)、偏振度(P ) 及待测组分浓度(c) 等因素有关。若主要研究荧光强度与Kex 和Kem 的关系, 就构成了Kex2K em2F 三维荧光光谱(EEM ) , EEM 光谱技术简化了复杂组分繁琐的分离过程, 提高了荧光分析的灵敏度、选择性和实用性, 还可进行指纹分析和技术鉴定。许金钩小组应用EEM 技术和方法,获得了生物大分子、有机小分子荧光探针、以及荧光探针分子与生物大分子相互作用的大量信息, 并运用Mon te2Carlo 数学模型对EEM 进行总体积分,建立了EEM 总体积分方法, 用于样品中有机物质和药物分子的定量分析, 获得满意的结果。除了使用EEM 技术和方法外, 还可以根据实际需要, 选择荧光衰变时间( t)、偏振度(P )、荧光寿命(S) 等参数,构成Kex2K em2x (待定参数) 三维荧光光谱, 从不同的角度出发来提高荧光分析的灵敏度、选择性。这种分析技术不仅被用来进行物质的定性和定量分析,而且被用于测定生物大分子的形状、大小、构象, 以及固态物质、生物大分子与有机分子和金属离子相互作用等的研究, 在临床医学、环境检测、法医鉴定、生命科学以及有序介质中生物大分子荧光探针光谱特性的研究等方面, 发挥着极为重要的作用。但由于多维荧光光谱技术中需要处理大量的实验数据,因此在研制仪器的同时, 还要开发许多有实用价值的数学处理方法和多维光谱软件120 世纪70 年代发展起来的同步导数荧光技术在混合物的连续测定中发挥着重要作用, 这一方法的特点是同时扫描激发波长和发射波长, 并对得出的图谱进行微分处理, 使容易重叠的波峰彼此完全分开, 便于得出可靠的测量结果。有人对人血尿中temopo rt in2po lyethylene glyno l 共轭物分别用HPLC、C I 和荧光光谱分析法进行测定, 发现荧光光谱分析法是其中最简便、迅速、灵敏的分析方法, 新一代荧光指示剂如酪氨
1 荧光定义 某些化学物质从外界吸收并储存能量而进入激发态，当其从激发态回到基态时，过剩的能量以电磁辐射的形式放射出去即发光，称之为荧光。可产生荧光的分子或原子在接受能量后引起发光，供能一旦停止，荧光现象随之消失。 2 荧光分类 由化学反应引起的荧光称为化学荧光，由光激发引起的荧光称为光致荧光，课题主要研究光致荧光。按产生荧光的基本微粒不同，荧光可分为原子荧光、X 射线荧光和分子荧光，课题主要研究分子荧光。 3 光致荧光机理 某一波长的光照射在分子上，分子对此光有吸收作用，光能量被分子所吸收，分子具有的能量使分子的能级由最低的基态能级上升至较高的各个激发态的不同振动能级，称为跃迁。分子在各个激发态处于不稳定的状态，并随时在激发态的不同振动能级下降至基态，在下降过程中，分子产生发光现象，此过程为释放能量的过程，即为光致荧光的机理。光致荧光的过程按照时间顺序可分为以下几部分。 分子受激发过程 在波长为10~400nm的紫外区或390~780nm的可见光区，光具有较高的能量，当某一特征波长的光照射分子时，是的分子会吸收此特征波长的光能量，能量由光传递到分子上，此过程为分子受激发过程。分子中的电子会出现跃迁过程，在稳定的基态向不稳定的激发态跃迁。跃迁所需要的能量为跃迁前后两个能级的能量差，即为吸收光的能量。分子跃迁至不稳定的激发态中即为电子激发态分子。 在电子激发态中，存在多重态。多重态表示为2S+1。S为0或1，它表示电子在自转过程中，具有的角动量的代数和。S=0表示所有电子自旋的角动量代数和为0，即所有电子都是自旋配对的，那么2S+1=1，电子所处的激发态为单重态， 用S i 表示，由此可推出，S 即为基态的单重态，S 1 为第一跃迁能级激发态的单重 态，S 2 为第二跃迁能级激发态的单重态。S=1表示电子的自旋方向不能配对，说明电子在跃迁过程中自旋方向有变化，存在不配对的电子为2个，2S+1=3，电子 在激发态中位于第三振动能级，称为三重态，用T i 来表示，T 1 即为第一激发态中 的三重态，T 2 即为第二激发态中的三重态，以此类推。
荧光分析法测定维生素B2 一、实验目的 1.学习与掌握荧光光度分析法测定维生素B2的基本原理与方法; 2.熟悉荧光分光光度计的结构及使用方法; 3、学习掌握固体及液体试样的荧光测试方法。 二、实验原理 当用一种波长的光照射某种物质时,这种物质会在极短的时间内,发射出一种比照射光波长较长的光,这种发射出来的光就叫做荧光。当照射光停止照射时,荧光也随之很快地消失。利用某些物质被紫外光照射后所产生的、能够反映出该物质特性的荧光,以进行该物质的定性分析与定量分析,称为荧光分析。 实验证明,荧光通常发生于具有刚性平面的л-电子共轭体系分子中。随着л-电子共轭度与分子平面度的增大,荧光也就越容易产生。因此几乎所有对分析化学有用的荧光体系都含有一个以上的芳香基团,芳环数越多,荧光愈强。能发荧光的纯无机物很少,通常就是利用有机配位体与金属离子形成荧光络合物进行无机离子的分析。 图1.荧光分光光度计的结构原理图
荧光分光光度计工作原理(图1)可简述为:光源发出的光束经激发单色器色散,提取所需波长单色光照射于样品上,由样品发出的荧光经发射单色器色散后照射于检测器上,检测器把荧光强度信号转变为电信号并经放大器放大后,由信号显示系统显示或者记录。 荧光光谱包括激发光谱与发射光谱两种。激发光谱就是就是指发射单色器波长固定,而激发单色器进行波长扫描所得到的荧光强度随激发光波长变化的曲线。荧光发射光谱就是指激发单色器波长固定,发射单色器进行波长扫描所得到的荧光强度随发射光波长变化的曲线。一般所说的荧光光谱实际上仅指荧光发射光谱。这一光谱为分析指出了最佳的发射波长。 荧光定性定量分析与紫外可见吸收光谱法相似。定性时,就是将实验测得样品的荧光激发光谱与荧光发射光谱与标准荧光光谱图进行比较来鉴定样品成分,一般荧光定性的依据就是荧光光谱峰的个数、位置、相对强度及轮廓。 定量分析时,一般以激发光谱最大峰值波长为激发光波长,以荧光发射光谱最大峰值波长为发射波长,测量样品的荧光强度。对同一物质而言,荧光强度F 与该物质的浓度c 有以下的关系: F = 2、303Фf I0 a b c ⑴ Фf－荧光过程的量子效率; a－荧光分子的吸收系数; I0－入射光强度; b－试液的吸收光程。 在I0 与b 不变时,2、303Фf I0 a b为常数,则⑴式可以表示为 F＝Kc ⑵ ⑵即可作为荧光定量检测的依据。 图2 VB2的结构式
第二章 紫外－可见分光光度法 一、选择题 1 物质的紫外 – 可见吸收光谱的产生是由于 ( B ) A. 原子核内层电子的跃迁 B. 原子核外层电子的跃迁 C. 分子的振动 D. 分子的转动 2 紫外–可见吸收光谱主要决定于 ( C ) A. 原子核外层电子能级间的跃迁 B. 分子的振动、转动能级的跃迁 C. 分子的电子结构 D. 原子的电子结构 3 分子运动包括有电子相对原子核的运动（E 电子）、核间相对位移的振动（E 振动）和转动（E 转动）这三种运动的能量大小顺序为 （ A ） A. E 电子>E 振动>E 转动 B. E 电子>E 转动>E 振动 | C. E 转动>E 电子>E 振动 D. E 振动>E 转动>E 电子 4 符合朗伯-比尔定律的一有色溶液，当有色物质的浓度增加时，最大吸收波长和吸光度分别是 ( C ) A. 增加、不变 B. 减少、不变 C. 不变、增加 D. 不变、减少 5 吸光度与透射比的关系是 ( B ) A. T A 1= B. T A 1lg = C. A = lg T D. A T 1lg = 6 一有色溶液符合比尔定律，当浓度为c 时，透射比为T 0，若浓度增大一倍时，透光率的对数为 ( D ) A. 2T O B. 021T C. 0lg 2 1T D. 2lg T 0 7 相同质量的Fe 3+和Cd 2+ 各用一种显色剂在相同体积溶液中显色，用分光光度法测定，前者用2cm 比色皿，后者用1cm 比色皿，测得的吸光度值相同，则两者配合物的摩尔吸光系数为 ( C ) — 已知：A r(Fe) = ，A r(Cd) =
A. Cd Fe 2εε≈ B. e d F C 2εε≈ C. e d F C 4εε≈ D. Cd Fe 4εε≈ 8 用实验方法测定某金属配合物的摩尔吸收系数ε，测定值的大小决定于 ( C ) A. 入射光强度 B. 比色皿厚度 C. 配合物的稳定性 D. 配合物的浓度 9 以下说法正确的是 ( A ) A. 吸光度A 随浓度增大而增大 B. 摩尔吸光系数ε随浓度增大而增大 C. 透光率T 随浓度增大而增大 D. 透光率T 随比色皿加厚而增大 10 下列表述中的错误是 ( A ) , A. 比色法又称分光光度法 B. 透射光与吸收光互为补色光，黄色和蓝色互为补色光 C. 公式bc I I A ε==0lg 中，ε称为摩尔吸光系数，其数值愈大，反应愈灵敏 D. 吸收峰随浓度增加而增大，但最大吸收波长不变 11 吸光光度分析中比较适宜的吸光度范围是 ( C ) A. 0.1～ B. ～1.2 C. ～ D. ～ 12 若显色剂无色，而被测溶液中存在其它有色离子干扰，在分光光度法分析中，应采用的参比溶液是 ( D ) A. 蒸馏水 B. 显色剂 C. 试剂空白溶液 D. 不加显色剂的被测溶液 13 采用差示吸光光度法测定高含量组分时，选用的参比溶液的浓度c s 与待测溶液浓度c x 的关系是 ( D ) ( A. c s =0 B. c s = c x C. c s > c x D. c s 稍低于c x 14 桑德尔灵敏度S 与摩尔吸光系数ε的关系是 ( A ) A. εM S = B. 610?=εM S C. ε610?=M S D. M S ε= 15下列因素对朗伯-比尔定律不产生偏差的是 ( A )
同步荧光光谱法在环境分析中的应用 环境分析化学是分析化学的一个新分支。在某种意义上讲,环境科学的发展依赖于环境分析化学的发展。随着人们对环境问题 认识的深入,环保意识的增强,环境分析受到越来越多的重视,已有大量综述性章发表[3]。随着有机化工、石油化工、医药工业的发展,以及农药(杀虫剂、除草剂等) 的大量使用,有机化合物对环境的危害和污染日益严重。目前,有机污染物分析测试的重要对象包括,多环芳烃和有机氯等污染物;与空气污染有关的挥发性有机 物、胺类化合物;与水污染有关的表面活性剂;砷、汞、锡等金属 有机化合物[3]。环境有机物的分析手段很多,其中荧光分析法由 于灵敏度高和选择性较等优良性能而得到广泛的应用。 早在16 世纪人们就观察到了荧光现象。20世纪以来,特别是近几十年,荧光现象在理论和实际应用方面都取得了很大进展,并 建立了荧光分析方法[4]。荧光分析法是通过测量样品的荧光强度,用于定量测定许多无机物和有机物,而又具有灵敏度高、选择性强、试样量少和方法简单等特点的一种很有用的分析手段。正因 为如此,近年来催化荧光法、荧光淬灭法、同步荧光技术以及荧光技术与其他技术联用得以不断涌现和完善,引起了分析界广泛地兴趣和瞩目[4]。本主要就近年来同步荧光光谱法在环境有机污染物分析中的应用作一综述,重点是介绍国内的情况。
正常规的化学分析是在样品沉淀、分离、萃取之后通过重量分析、色层析、光分析、电分析等分析技术来完成的,通常需消耗大量的溶剂和时间,并且在取样和处理过程中产生大量污染物,分析成本高。荧光技术灵敏度高,但常规的荧光分析法在实际应用中往往受到限制,对一些复杂混合物分析常遇到光谱互相重叠、不易分辨的困难,需要预分离且操作繁琐。[1] 1971 年L loyd首先提出了用同步荧光光谱技术[2]。和常规荧光分析法相比, 同步荧光分析法具有谱图简化、选择性提高、 光散射干扰减少等特点, 并且不需要预分离、操作简便、节省分 析成本、缩短分析时间, 尤其适合对多组分混合物的分析[2]。该法近几年得到迅速发展和广泛的应用, 出现了许多的新技术, 如 导数恒能量同步荧光法、三维同步荧光法和可变角同步荧光法等[5]。该法已应用于多组分多环芳烃的定性定量分析,环境、药物 分析, 食品、蛋白质、氨基酸、石油产品分析等。 近年来,人们对环境污染物质的分析十分重视,由于环境样品 中微量有机物的系统测定要求尽可能地采用高灵敏度和高选择性 的分析法, 所以在分析方面有较大的困难[2]。同步荧光技术在痕量分析方面尤有前途。酚为环保检测项目之一, 但在普通的荧光 光谱中, 瑞利峰和拉曼峰对荧光峰有干扰,用同步荧光光谱通过筛选最佳波长差,消除了这些因素的干扰,对酚进行了定量测定,并用于大气中酚的测定[2]。杜娟等[6]用同步荧光分析法测定工业及
第十七章荧光光谱分析 当紫外线照射到某些物质的时候，这些物质会发射出各种颜色和不同强度的可见光，而当紫外线停止照射时，所发射的光线也随之很快地消失，这种光线被称为荧光。 西班牙的内科医生和植物学家N.Monardes于1575年第一次记录了荧光现象。17世纪，Boyle和Newton等著名科学家再次观察到荧光现象。17世纪和18世纪，又陆续发现了其它一些发荧光的材料和溶液，但是在荧光现象的解释方面却没有什么进展。1852年，Stokes在考察奎宁和叶绿素的荧光时，用分光计观察到其荧光的波长比入射光的波长稍长，才判明这种现象是这些物质在吸收光能后重新发射不同波长的光，而不是由光的漫射所引起的，从而导入了荧光是光发射的概念。同时，他由发荧光的矿物“萤石”推演而提出“荧光”这一术语。1867年，Coppelsroder进行了历史上首次的荧光分析工作，应用铝-桑色素配合物的荧光进行铝的测定。1880年，Liebeman提出了最早的关于荧光与化学结构关系的经验法则。到19世纪末，人们已经知道了600种以上的荧光化合物。20世纪以来，荧光现象被研究得更多了。例如，1905年Wood发现了共振荧光；1914年Frank和Hertz利用电子冲击发光进行定量研究；1922年Frank和Cario发现了增感应光；1924年Wawillow进行了荧光产率的绝对测定；1926年Gaviola进行了荧光寿命的直接测定等。 荧光分析方法的发展离不开仪器应用的发展。19世纪以前，荧光的观察是靠肉眼进行的，直到1928年，才由Jette和West研制出第一台光电荧光计。早期的光电荧光计的灵敏度是有限的，1939年Zworykin和Rajchman发明光电倍增管以后，在增加灵敏度和容许使用分辨率更高的单色器等方面，是一个非常重要的阶段。1943年Dutton和Bailey提出了一种荧光光谱的手工校正步骤，1948年由Studer推出了第一台自动光谱校正装置，到1952年才出现商品化的校正光谱仪器。 荧光光谱分析法除了可以用作组分的定性检测和定量测定的手段之外，还被广泛地作为一种表征技术应用于表征所研究体系的物理、化学性质及其变化情况。例如，在生命科学领域的研究中，人们经常可以利用荧光检测的手段，通过检测某种荧光特定参数（如荧光的波长、强度、偏振和寿命）的变化情况来表征生物大分子在性质和构象上的变化。 很多化合物由于本身具有大的共轭体系和刚性的平面结构，因而具有能发射荧光的内在本质，我们称这些化合物为荧光化合物。在某些所要研究的体系中，由于体系自身含有这种荧光团而具有内源荧光，人们就可以利用其内源荧光，通过检测某种荧光特性参数的变化，对该体系的某些性质加以研究。但是，如果所要研究的体系本身不含有荧光团而不具有内源荧光，或者其内源性质很弱，这时候就必须在体系中外加一种荧光化合物即所谓荧光探针，再通过测量荧光探针的荧光特性的变化来对该体系加以研究。例如，如果我们要检测体系的极性，便可以将对极性敏感的荧光探针加入到体系中，然后通过对荧光探针的荧光特性的检测，求得体系的极性，或通过探针的荧光特性的变化来表征体系的极性的变化情况。 荧光分析法之所以发展如此迅速，应用日益广泛，其原因之一是荧光分析法具
荧光光谱分析技术概述....................................................................................................................... 1荧光光谱分析原理.1 ................................................................................................................................... 4荧光分析法.2 ........................................................................................................................ 4定性分析法.2.1 4 ......................................................................................................................... 2.2定量分析法 荧光光谱分析原理1光谱法是辐射能与物质组成和结构的相光学分析法 分为光谱法和非光谱法，不涉及能级跃非光谱法不包含物质内能的变化，互作用，以光谱的出来为基础，迁，而是辐射方向和物理性质的改变。 光学分析方法分类 1表分析法特征具体方法 射线荧光光谱、分子荧X光谱法原子发射光谱、原子荧光光谱、光的发射光光谱、分子磷光光谱、化学发光、电子能谱、俄歇电子能谱射线原子吸收光谱、紫外-可见分光光度法、红外光谱、X光的吸收吸收光谱、核磁共振光谱、电子自旋共振光谱、光声光谱拉曼光谱光的散射 比浊法、散射浊度法光的散射非光谱法 折射法、干涉法光的折射 X射线衍射、电子衍射光的衍射 旋光色散法、偏振法、圆二向色法光的转动 , 光波愈短荧光发光机理可按量子理论通俗解释: 光具有波动、粒子二重性, 当某些物质受到紫外线或较短波长其光子能量愈强; 反之波长愈长其能量则弱。当, , 吸收了全部或部分光能量, 使其分子的能级升高而处于亚稳定状态光照射其中一部分化为热量, , 这些分子就会立即释放多余的能量恢复到稳定的基态时因为有部分能, 向基态跃迁时是以“光”形式释放而消失。但对某些物质而言, 光波愈, 量被消耗所以重新发出的光能量总比吸收的能量要小。由于能量愈小, , 所以物质所激发的荧光总比照射它的光波要长。磷光的能量较荧光还要小长, 这就是两者的区别。寿命可达数小时之久所以它的波长比荧光要长, , 如果物质的分子吸收了紫外和可见区电磁辐射后，它的电子能跃迁至激发本身又回复到基态如果吸收辐然后以热能的形式将这一部分能量释放出来，态，再发射的波射能后处于电子激发态的分子以发射辐射的方式释放这一部分能量， 长可以同分子所吸收的波长相同，也可以不同，这一现象称为光致发光。最常见的两种光致发光现象是荧光和磷光。这两种光致发光的机理不同，荧光发光过程 -3s-10s的时间间隔。而磷光则往往能延续10因在激发光停止后10s内停止发光，此，可通过测定发光寿命的长短来区分荧光和磷光。 一些化学物质从外界吸收并储存能量而进入激发态，当其从激发态再回复到基态时，过剩的能量以电磁辐射的形式放射(即发光)称之为荧光。可产生荧光的分子
紫外可见吸收光谱及荧 光光谱分析 公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
1. 简述荧光光谱法与紫外-可见光吸收光谱法的原理及两种方法的异同点。 ①荧光光谱法原理： 原子荧光光谱法(AFS)是原子光谱法中的一个重要分支，是介于原子发射(AES)和原子吸收(AAS)之间的光谱分析技术，它的基本原理就是：固态、液态样品在消化液中经过高温加热，发生氧化还原、分解等反应后样品转化为清亮液态，将含分析元素的酸性溶液在预还原剂的作用下，转化成特定价态，还原剂KBH4反应产生氢化物和氢气，在载气(氩气)的推动下氢化物和氢气被引入原子化器(石英炉)中并原子化。特定的基态原子(一般为蒸气状态)吸收合适的特定频率的辐射，其中部分受激发态原子在去激发过程中以光辐射的形式发射出特征波长的荧光，检测器测定原子发出的荧光而实现对元素测定的痕量分析方法。 ②紫外-可见光吸收光谱法的原理：
紫外-可见吸收光谱法是利用某些物质的分子吸收190-750nm的辐射来进行分析测定的方法，是基于分子内电子跃迁产生的吸收光谱。在有机化合物分子中有形成单键的σ电子、有形成双键的π电子、有未成键的孤对n电子。当分子吸收一定能量的辐射能时，这些电子就会跃迁到较高的能级，此时电子所占的轨道称为反键轨道而这种电子跃迁同内部的结构有密切的关系。在紫外吸收光谱中，电子的跃迁有σ→σ*、n→σ*、π→π*和n→π*四种类型，各种跃迁类型所需要的能量依下列次序减小：σ→σ*>n→σ*>π→π*>n→π*。 当某种物质受到光的照射时，物质分子就会与光发生碰撞，其结果是光子的能量传递到了分子上。这样，处于稳定状态的基态分子就会跃迁到不稳定的高能态，即激发态： M（基态）+hv------M*（激发态） 由于物质的能量是不连续的，即能量上一量子化的。只有当入射光的能量（hv）与物质分子的激发态和基态的能量差相等时才能发生吸收： △E=E2-E1= hv=hc/λ 而不同的物质分子因其结构的不同而具有不同的量子化能级，即△E 不同，故对光的吸收也不同。这就是对光的吸收作用。 紫外-可见吸收光谱定性分析的依据：光吸收程度最大处的波长叫做最大吸收波长，用λmax表示，同一种吸光物质，浓度不同时，吸收曲线的形状不同，λmax不变，只是相应的吸光度大小不同，这是定性分析的依据。
紫外可见吸收光谱一紫外吸收光谱分析 基于物质对200-800nm光谱区辐射的吸收特性而建立起来的分析测定方法称为紫外-可见吸收光谱法或紫外-可见分光光度法。它属于分子吸收光谱，是由于分子内电子跃迁而产生的光谱。 二紫外光谱的产生 物质分子的能量具有量子化的特征（即物质分子的能量具有不连续的特征）。一个分子有一系列能级，其中包括许多电子能级，分子振动能级以及分子转动能级。分子吸收特定的波长的光而产生吸收光谱 分子的紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的，从化学键的性质上考虑，与电子光谱有关的主要是三种电子：（1）形成单键的σ电子；（2）形成双键的π电子；（3）分子中非键电子即n电子。 化合物不同，所含的价电子类型不同，所产生的电子跃迁类型不同，根据分子轨道理论，分子中这三种电子能级的高低次序大致是： （σ）＜（π）＜（n）＜（π*）＜（σ* ）σ,π是成键轨道，n 是非键轨道，σ* ,π* 是反键轨道 由于电子能级间跃迁的同时总伴随有振动和转动能级间的跃迁。即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带。 二紫外光谱的表示方法
紫外光谱图是由横坐标、纵坐标和吸收曲线组成的。 横坐标表示吸收光的波长，用nm（纳米）为单位。 纵坐标表示吸收光的吸收强度，可以用A(吸光度)、T(透射比或透光率或透过率)、1-T(吸收率)、?(吸收系数) 中的任何一个来表示。 吸收曲线表示化合物的紫外吸收情况。曲线最大吸收峰的横坐标为该吸收峰的位置，纵坐标为它的吸收强度。 四、紫外光谱中常用的几个术语 1.发色基团和助色基团 发色基团：是能导致化合物在紫外及可见光区产生吸收的基团，不论是否显示颜色都称为发色基团。一般不饱和的基团都是发色基团（C=C、C=O、N=N 、三键、苯环等）
第二章 紫外可见分光光度法 1.紫外可见吸收光谱产生的机理：由能级间的跃迁引起 能级：电子能级、振动能级、转动能级 2. 发色团：能吸收紫外-可见光的基团,有机化合物中具有不饱和键和未成对电子的基团，如 C ＝C ；C ＝O ；C ＝N ；—N ＝N — 等能产生n→ π*跃迁和π→ π*跃迁。 助色团：本身无紫外吸收，但可以使生色团吸收峰加强同时使吸收峰长移的基团，有机物中连有杂原子的饱和基团，如—OH ，—OR ，—NH —，—NR 2，—X 3. 由于化合物结构变化或采用不同溶剂后： 吸收峰位置向长波方向的移动，叫红移（长移） 吸收峰位置向短波方向移动，叫蓝移 n-π*跃迁：溶剂极性↑，λmax ↓蓝移 π-π*跃迁：溶剂极性↑ ，λmax ↑红移 4. 增色效应：吸收强度增强的效应 减色效应：吸收强度减小的效应 5测定条件的选择a.选择适当的入射波长一般应该选择λmax 为入射光波长。b. 选择合适的参比溶液c. 控制适宜的吸光度（读数范围） 6.实际工作中可以通过调节待测溶液的浓度，选用适当厚度的吸收池使透射比T(吸光度A)落在10%-70%之内 7.可见光区 钨灯或卤钨灯 波长320-1000nm 紫外区:氢灯或氘灯 波长150-400nm 双波长紫外可见分光光
度计不需要参比池 第三章红外光谱法 1.由分子中基团的振动和转动能级跃迁产生振动能级对应红外光谱转动能级对应转动光谱或远红外光谱电子能级对应电子光谱或紫外可见光谱 2.红外吸收光谱产生的条件：辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量；分子振动时必须有瞬时偶极矩的变化瞬间偶极矩变化大，吸收峰强；键两端原子电负性相差越大（极性越大），吸收峰越强； 3. 分子中基团的基本振动形式：伸缩振动和变形振动 4. 振动自由度：线性分子基本振动数：3N-5 非线性分子基本振动数：3N-6 5.基团频率和特征吸收峰：把能代表某基团存在、并有较高强度的吸收谱带称为特征吸收峰，其所在的位置称为特征吸收频率或基团频率 6.基团频率区和指纹区红外光谱图按波数大小可分成4000 cm-1 ~1300 cm-1和1300 cm-1 ~ 600 cm-1两个 7.基团频率区可分为四个区域：（1）4000 ~2500 cm-1 X-H伸缩振动区，X可以是O、C或S等原子（2）2500~2000 为叁键和累积双键区（3）2000~1500 cm-1为双键伸缩振动区（C=O。C=C 伸缩振动）（4）1500~1300 cm-1为C－H变形振动区如-CH 3 8．指纹区1300~900 cm-1区域是C-O、C-N、C-F、C-P、C-S、P-O、
X射线荧光光谱仪结构和原理 第一章 X荧光光谱仪可分为同步辐射X射线荧光光谱、质子X射线荧光光谱、全反射X射线荧光光谱、波长色散X射线荧光光谱和能量色散X射线荧光光谱等。 波长色散X射线荧光光谱可分为顺序（扫描型）、多元素同时分析型（多道）谱仪和固定道与顺序型相结合的谱仪三大类。顺序型适用于科研及多用途的工作，多道谱仪则适用于相对固定组成和批量试样分析，固定道与顺序式相结合则结合了两者的优点。 X射线荧光光谱在结构上基本由激发样品的光源、色散、探测、谱仪控制和数据处理等几部分组成。 §1.1 激发源 激发样品的光源主要包括具有各种功率的X射线管、放射性核素源、质子和同步辐射光源。波长色散X射线荧光光谱仪所用的激发源是不同功率的X射线管，功率可达4~4.5kW，类型有侧窗、端窗、透射靶和复合靶。能量色散X射线荧光光谱仪用的激发源有小功率的X射线管，功率从4~1600W，靶型有侧窗和端窗。靶材主要有Rh、Cr、W、Au、Mo、Cu、Ag等，并广泛使用二次靶。现场和便携式谱仪则主要用放射性核素源。 激发元素产生特征X射线的机理是必须使原子内层电子轨道产生电子空位。可使内层轨道电子形式空穴的激发方式主要有以下几种：带电粒子激发、电磁辐射激发、内转换现象和核衰变等。商用的X射线荧光光谱仪中，目前最常用的激发源是电磁辐射激发。电磁辐射激发源主要用X射线管产生的原级X射线谱、诱发性核素衰变时产生的γ射线、电子俘获和内转换所产生X射线和同步辐射光源。 §1.1.1 X射线管 1、X射线管的基本结构 目前在波长色散谱仪中，高功率X射线管一般用端窗靶，功率3~4KW，其结构示意图如下：
分子荧光光谱实验报告 篇一：分子荧光光谱实验报告 分子荧光光谱实验报告 一、实验目的： 1.掌握荧光光度法的基本原理及激发光谱、发射光谱的测定方法；学会运用分子荧光光谱法对物质进行定性分析。 2.了解荧光分光光度计的构造和各组成部分的作用。 3.了解影响荧光产生的几个主要因素。二、实验内容：测定荧光黄/水体系的激发光谱和发射光谱； 首先根据已知的激发波长（如果未知，则用紫外分光光度计进行测量，以最大吸收波长为激发波长）测定发射光谱，得到最大发射波长；然后根据最大发射波长测定激发光谱，得到最大激发波长；然后在根据最大激发波长测定测定发射光谱； 根据所得数据，用origin软件做出光谱图。三、实验原理： 某些物质吸收光子后，外层电子从基态跃迁至激发态，然后经辐射跃迁的方式返回基态，发射出一定波长的光辐射，此即光致发光。光致发光现象分荧光、磷光两种，分别对应单重激发态、三重激发态的辐射跃迁过程。本实验为荧光光谱的测定。 激发光谱：在发射波长一定的条件下，被测物吸收的荧
光强度随激发波长的变化图。 发射光谱：在激发波长一定的条件下，被测物发射的荧光强度随发射波长的变化图。 各种物质均有其特征的最大激发波长和最大发射波长，因此，根据最大激发波长和最大发射波长，可以对某种物质进行定性的测定。 四、荧光光谱仪的基本机构 五、实验结果与讨论： XX00 S1 / R1 (CPS / MicroAmps) 150000 100000 50000 0Wavelength (nm) 400000 S1 / R1 (CPS / MicroAmps) 300000 XX00 100000 Wavelength (nm) 400000 荧光黄/水体系第二次发射光谱S1 / R1 (CPS /
实验报告 化学测量与计算实验Ⅱ 实验名称：紫外吸收和荧光光谱的计算 学生姓名：学号： 院（系）：年级：级指导教师： 实验日期：2017.03.27 交报告日期：2017.04.10
一、实验目的 1.掌握紫外吸收的基本原理； 2.熟悉溶液中的计算方法； 3.学会如何看MO 。 二、实验原理 1. 溶剂效应的理论方法 我们对溶剂效应的静态模拟，关心的是溶剂效应的两个方面：一是溶剂分子反应中心有键的作用，包括配位键和氢键等，这种作用属于短程作用，另一个是 极性溶剂的偶极距和溶质分子偶极距之间的静电相互作用，这个属于远程作用，当然溶剂和溶质之间的色散力作用也是重要的远程作用，特别是对于非极性溶剂而言，但是色散力的描述是量子化学模拟的一个难题。高斯计算时，考虑溶剂效应，可以采用三种策略： ① 超分子方法 对于短程作用十分重要的体系，直接考虑溶剂分子和反应中心的作用。 ② 连续介质模型 对于没有短程作用的体系，把溶剂效应看成是溶质分子分布在具有均一性质 的连续介质当中，也称为反应场。 ③ 超分子-连续介质方法 短程作用的超分子方法和远程作用的连续介质模型结合起来的方法渐渐 为人们所青睐。这种方法得到的结果更为可靠，因为它综合考虑的溶剂的短程作用和远程作用。 短程作用的模拟，很直观的直接采用 QM 的方法研究溶剂分子作用了的活性 中心，考虑这种成键对反应区域和反应过渡态结构和能量的影响。远程作用 需要做一些物理上的近似处理（也就是一定的物理模型）。连续介质模型有 很多，作为常用的是 PCM (极化连续介质模型)。在连续的介质中腾出空穴以容纳溶 质，会导致体系能量升高，这部分的能量称为 cavity formation energy 。 空穴中的溶质和溶剂的作用，主要是德华力的作用 (不包括静电作用)。 这部分能量称为分散-排斥能，一般为负值 (能量降低)。溶质分子的电荷分布会通过静电作用使连续介质(溶剂)产生极 化，而溶剂的极化作用反过来又会影响到溶质分子的电荷分布。这就是静电 的相互作用，使体系能量降低。三项能量的加和得到了溶剂化自由能前两项的能量与空穴表面积接近成正比关系，在 PCM 模型中，这两项能量由表面积结合一些与原子 特性相关的半经验参数计算而得。 2.溶剂化能 溶剂化能是溶剂分子与溶解于其中的离子，在相互作用形成络合物的溶剂化作用过程中放出的能量。该能量用于破坏电解质分子的晶格，使之在溶剂中能够自动溶解而成为自由离子。 （静电能） （氢键能） （孔穴能） （色散-排斥能） a Q V F 2)1(d 21 :2s s el εερ?-==??溶剂化能)11)(21(Cl H s s a a +-=εε
实验荧光光谱分析 一、实验目的与要求： 1. 了解荧光分光光度计的构造和各组成部分的作用； 2. 掌握荧光分光光度计的工作原理； 3. 掌握激发光谱、发射光谱及余辉衰减曲线的测试方法。 二、基本概念 1. 发射光谱 是指发光的能量按波长或频率的分布。通常实验测量的是发光的相对能量。发射光谱中，横坐标为波长（或频率），纵坐标为发光相对强度。 发射光谱常分为带谱和线谱，有时也会出现既有带谱、又有线谱的情况。 2. 激发光谱 是指发光的某一谱线或谱带的强度随激发光波长（或频率）变化的曲线。横坐标为激发光波长，纵坐标为发光相对强度。 激发光谱反映不同波长的光激发材料产生发光的效果。即表示发光的某一谱线或谱带可以被什么波长的光激发、激发的本领是高还是低；也表示用不同波长的光激发材料时，使材料发出某一波长光的效率。 3. 余辉衰减曲线 是指激发停止后发光强度随时间变化的曲线。横坐标为时间，纵坐标为发光强度（或相对发光强度）。 三、测试仪器 激发光谱、发射光谱及余辉衰减曲线的测试采用日本岛津RF-5301PC型荧光分光光度计。 从150W氙灯光源发出的紫外和可见光经过激发单色器分光后，再经分束器照到样品表面，样品受到该激发光照射后发出的荧光经发射单色器分光，再经荧光端光电倍增管倍增后由探测器接收。另有一个光电倍增管位于监测端，用以倍增激发单色器分出的经分束后的激发光。 光源发出的紫外-可见光或者红外光经过激发单色器分光后，照到荧光池中的被测样品上，样品受到该激发光照射后发出的荧光经发射单色器分光，由光电倍增管转换成相应电信号，再经放大器放大反馈进入A/D转换单元，将模拟电信号转换成相应数字信号，并通过显示器或打印机显示和记录被测样品谱图。 四、样品制备 液体试样
1. 简述荧光光谱法与紫外-可见光吸收光谱法的原理及两种方法的异同点。 ①荧光光谱法原理： 原子荧光光谱法(AFS)是原子光谱法中的一个重要分支，是介于原子发射(AES)和原子吸收(AAS)之间的光谱分析技术，它的基本原理就是：固态、液态样品在消化液中经过高温加热，发生氧化还原、分解等反应后样品转化为清亮液态，将含分析元素的酸性溶液在预还原剂的作用下，转化成特定价态，还原剂KBH4反应产生氢化物和氢气，在载气(氩气)的推动下氢化物和氢气被引入原子化器(石英炉)中并原子化。特定的基态原子(一般为蒸气状态)吸收合适的特定频率的辐射，其中部分受激发态原子在去激发过程中以光辐射的形式发射出特征波长的荧光，检测器测定原子发出的荧光而实现对元素测定的痕量分析方法。 ②紫外-可见光吸收光谱法的原理： 紫外-可见吸收光谱法是利用某些物质的分子吸收190-750nm的辐射来进行分析测定的方法，是基于分子内电子跃迁产生的吸收光谱。在有机化合物分子中有形成单键的σ电子、有形成双键的π电子、有未成键的孤对n电子。当分子吸收一定能量的辐射能时，这些电子就会跃迁到较高的能级，此时电子所占的轨道称为反键轨道而这种电子跃迁同内部的结构有密切的关系。在紫外吸收光谱中，电子的跃迁有σ→σ*、n→σ*、π→π*和n→π*四种类型，各种跃迁类型所需要的能量依下列次序减小：σ→σ*>n→σ*>π→π*>n→π*。 当某种物质受到光的照射时，物质分子就会与光发生碰撞，其结果是光子的能量传递到了分子上。这样，处于稳定状态的基态分子就会跃迁到不稳定的高能态，即激发态： M（基态）+hv------M*（激发态） 由于物质的能量是不连续的，即能量上一量子化的。只有当入射光的能量（hv）与物质分子的激发态和基态的能量差相等时才能发生吸收：△E=E2-E1= hv=hc/λ 而不同的物质分子因其结构的不同而具有不同的量子化能级，即△E不同，故对光的吸收也不同。这就是对光的吸收作用。 紫外-可见吸收光谱定性分析的依据：光吸收程度最大处的波长叫做最大吸
荧光光谱分析 一、实验目的 1、了解荧光光谱的基本原理； 2、熟悉荧光光谱仪的基本原理和操作规程； 3、了解荧光光谱的基本分析方法。 二、荧光光谱原理 分子吸收辐射后,使其价电子处于不稳定的激发态，随后以光的形式辐射出能量、这称为“光致发光”。在二次发光的发射过程中，最常见的两种光致发光是分子荧光(fluorescence)和分子磷光(phosphorescence)。由测量分子荧光和磷光强度而建立起来的定量分析法称为分子荧光分析法和分子磷光分析法。在化学反应过程中，分子吸收反应释放出的化学能产生激发态物质，这种激发态物质发出的光辐射称为化学发光(chemiluminescence)。根据化学发光强度或发光总量来确定物质组分含量的分析方法称为化学发光分析法。化学发光分析、分子荧光分析和磷光分析统称为分子发光分析法。 2.1、荧光及磷光的产生原理 含有孤对电子n和π轨道的分子，吸收光能后产生π→π*和n→π*电子跃迁。在通常情况下，基态分子的电子自旋是配对的，净自旋S＝0，光谱项的多重性2S+1＝l，这种状态称为单重态。电子激发态的多重性也是2S+1。若有一个电子激发至高能轨道时，当S=0, 此时分子所处的状态就称为激发单重态；若—个电子激发至高能轨道，但S＝1时，即2S+l ＝3，这种状态的分子就处于激发三重态。假若分子中含有奇数电子，则S＝1/2时，分子处于二重态。 在图11-1电子激发能级图中，处于激发态的分子可以有多种辐射形式去激发而回到基态。首先由于与同类分子或其它分子碰撞，损失一部分能量，产生无辐射跃迁。然后，若能态的多重性不变(激发单重态向基态单重态跃迁)所产生的辐射称为荧光。而能态的多重性改变(激发三重态向基态单重态跃迁)时产生的辐射称为磷光。由图11-1可知，吸收光谱的能级高于荧光光谱能级，荧光光谱能级又高于磷光光谱能级。所以，荧光波长较磷光短；荧光的寿命约为10-9～10-6s, 而磷光的寿命约为10-3～10s; 一般荧光在常温下即可以发射，但磷光必须在极低的温度下（液氮，-196o C）才可以发射。
1，生色团和助色团 生色团：最有用的紫外-可见光谱是由π→π﹡和n→π﹡跃迁产生的。这两种跃迁均要求有机物分子中含有不饱和基团。这类含有π键的不饱和基团称为生色团。简单的生色团由双键或三键体系组成，如乙烯基、羰基、亚硝基、偶氮基、乙炔基、氰基等。 助色团：有一些含有n电子的基团（如-OH、-OR、-NH2、-NHR、-X等），它们本身没有生色功能（不能吸收波长大于200nm的光），但当它们与生色团相连时，就会发生n—π共轭作用，增强生色团的生色能力（吸收波长向长波长方向移动，且吸收强度增加），这样的基团称为助色团。 2，红移和蓝移 有机化合物的吸收谱带常常因引入取代基或改变溶剂使最大吸收波长和吸收强度发生变化： 最大吸收波长向长波方向移动称为红移，向短波方向移动称为蓝移（或紫移）。吸收强度即摩尔吸光系数增大称为增色效应，减小称为减色效应。 3，紫外吸收光谱 (1)紫外吸收光谱是由于分子吸收紫外辐射能后引起电子跃迁所产生的，可用于无机和有机物的定性和定量分析。 (2)紫外-可见波长范围：100～800nm 远紫外光区（真空紫外区）：100～200nm； 近紫外光区：200～400nm；
可见光区：400～800nm 紫外光谱、可见光谱和红外光谱一起统称为分子光谱。 （3）吸收曲线的特点 同一种物质对不同波长光的吸光度不同，吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长； 同一种物质不同浓度的吸收曲线形状相似，最大吸收波长不变； 不同浓度的同一物质，在某一定波长下吸光度有差异，在最大吸收波长处吸收度的差异最大，测定最灵敏，此特性可作为物质定性分析的依据。 4，荧光光度法 荧光发射光谱：电子由第一激发单重态的最低振动能级向基态跃迁所发射的光谱。 荧光光谱的特征： Stokes位移：激发光谱与发射光谱之间的波长差值。发射光谱的波长比激发光谱的长，振动弛豫消耗了能量。 发射光谱的形状与激发波长无关：用不同波长的激发光激发荧光分子，可以观察到形状相同的荧光发射光谱。这是由于无论分子被激发到哪一个激发态，处于激发态的分子经过振动弛豫及内转换最终回到第一激发态的最低能级，然后再跃迁回到基态，产生波长一定的荧光。 镜像规则：通常荧光发射光谱与它的吸收光谱成镜像对称关系。
紫外可见吸收光谱 一紫外吸收光谱分析 基于物质对200-800nm光谱区辐射的吸收特性而建立起来的分析测定方法称为紫外-可见吸收光谱法或紫外-可见分光光度法。它属于分子吸收光谱，是由于分子内电子跃迁而产生的光谱。 二紫外光谱的产生 物质分子的能量具有量子化的特征（即物质分子的能量具有不连续的特征）。一个分子有一系列能级，其中包括许多电子能级，分子振动能级以及分子转动能级。分子吸收特定的波长的光而产生吸收光谱 分子的紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的，从化学键的性质上考虑，与电子光谱有关的主要是三种电子：（1）形成单键的σ电子；（2）形成双键的π电子；（3）分子中非键电子即n 电子。 化合物不同，所含的价电子类型不同，所产生的电子跃迁类型不同，根据分子轨道理论，分子中这三种电子能级的高低次序大致是：（σ）＜（π）＜（n）＜（π*）＜（σ* ）σ,π是成键轨道，n 是非键轨道，σ* ,π* 是反键轨道 由于电子能级间跃迁的同时总伴随有振动和转动能级间的跃迁。即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带。 二紫外光谱的表示方法
紫外光谱图是由横坐标、纵坐标和吸收曲线组成的。 横坐标表示吸收光的波长，用nm（纳米）为单位。 纵坐标表示吸收光的吸收强度，可以用A(吸光度)、T(透射比或透光率或透过率)、1-T(吸收率)、 (吸收系数) 中的任何一个来表示。 吸收曲线表示化合物的紫外吸收情况。曲线最大吸收峰的横坐标为该吸收峰的位置，纵坐标为它的吸收强度。
四、紫外光谱中常用的几个术语 1.发色基团和助色基团 发色基团：是能导致化合物在紫外及可见光区产生吸收的基团，不论是否显示颜色都称为发色基团。一般不饱和的基团都是发色基团（C=C、C=O、N=N 、三键、苯环等） 助色基团：指那些本身不会使化合物分子产生颜色或者在紫外及可见光区不产生吸收的一些基团，但这些基团与发色基团相连时却能使发色基团的吸收带波长移向长波，同时使吸收强度增加。助色基团通常是由含有孤对电子的元素所组成（-NH2, -NR2, -OH , -OR , -Cl等），这些基团借助P-π共轭使发色基团增加共轭程度，从而使电子跃迁的能量下降。 2．红移、蓝移、增色效应和减色效应 由于有机化合物分子中引入了助色基团或其他发色基团而产生