第12章分子发光分析法
12.1.0发射光谱
物质通过电致激发、热致激发或光致激发等激发过程获得能量，变为激发态原子或分子M*，当从激发态过渡到低能态或基态时产生发射光谱，多余能量以光的形式发射出来：M*→M+hν
通过测量物质的发射光谱的波长和强度来进行定性和定量分析的方法叫做发射光谱分析法。
分子荧光和磷光分析法属于发射光谱法。12.1.1分子荧光和磷光分析法
1.荧光和磷光的产生
1)Jablonski能级图
2)多重度：M=2s+1（s为电子自旋量子数的代数和，其值为0或1）
单重态（S）：分子中全部轨道里的电子自旋配对，即s=0，M=1
三重态（T）：电子在跃迁过程中自旋方向改变，分子中出现两个自旋不配对的电子，即s=1，M=3三重态能级比相应单重态能级略低。3)去活化：处在激发态的不稳定分子返回基态的过程。
振动弛豫：分子吸收光辐射后从基态的最低振动能级跃迁到激发态的较高振动能级，然后失
活到该电子能级的最低振动能级上。
内转换：相同多重度等能态间的无辐射跃迁。
外转换（猝灭）：激发分子通过与溶剂或其他溶质间的相互作用导致能量转换而使荧光或磷
光强度减弱或消失。
系间跨越：不同多重度等能态间的无辐射跃迁。
荧光发射：单重激发态最低振动能级至基态各振动能级的跃迁。
磷光发射：三重激发态最低振动能级至基态各振动能级的跃迁。2.激发光谱和发射光谱及其特征
激发光谱：以激发波长为横坐标，荧光强度为纵坐标作图。
发射光谱：以发射波长为横坐标，荧光强度为纵坐标作图。
荧光发射光谱的特点：1)Stokes位移：在溶液中，分子荧光的发射峰相比吸收峰位移到较长的波长。
2)荧光发射光谱与激发波长的选择无关。
3)镜像规则：荧光发射光谱和激发光谱镜像对称。
12.1.2荧光量子产率和分子结构的关系
荧光量子产率（荧光效率/量子效率）：表示物质发射荧光的能力，荧光量子产率与分子结构的关系：1.跃迁类型
物质吸收紫外-可见光发生π→π*或n→π*跃迁，然后经振动弛豫或其他无辐射跃迁，再
第五章 分子发光分析法 2、简述影响荧光效率的主要因素
答：荧光效率（Ψƒ）＝发荧光的分子数/激发态分子总数。荧光效率越
高，辐射跃迁概率越大，物质发射的荧光也就越强，则Ψƒ＝
Kƒ/( Kƒ+∑Ki)，一般来说，Kƒ主要取决于物质的化学结构，而
∑Ki则主要取决于化学环境，同时也与化学结构有关，其影响因
素有：
①分子结构：发荧光的物质分子中必须含有共轭双键这样的强
吸收基团，且共轭体系越大，л电子的离域性越强，越易被激发
而产生荧光。随着共轭芳环增大，荧光效率提高，荧光峰向长波
方向移动。
②a其次，分子的刚性平面结构有利于荧光的产生，有些有机配位剂与
金属离子形成螯合物后荧光大大增强；b给电子取代基如－OH、－NH2、
－NR2和-OR等可使共轭体系增大，导致荧光增强；吸电子基如－COOH、
－NO和－NO2等使荧光减弱，c 随着卤素取代基中卤素原子序数的增
加，物质的荧光减弱，而磷光增强。
③环境 a 溶剂的极性增强，对激发态会产生更大的稳定作用，结果使
物质的荧光波长红移，荧光强度增大；b 对于大多数荧光物质，升高温
度会使非辐射跃迁概率增大，荧光效率降低；c 大多数含酸性或碱性取
代基团的芳香族化合物的荧光性质受溶液PH的影响很大；d 溶液中表面
活性剂的存在减小非辐射跃迁的概率，提高荧光效率；e 溶液中溶解氧
的存在，使激发态单重态分子向三重态的体系间窜跃速率加大，会使荧
光效率减低。
3、试从原理和仪器两方面比较吸光光度法和荧光分析法的异同，并说明
为什么荧光法的检出能力优于吸光光度法
答：原理：紫外－可见吸收光谱法是根据溶液中物质的分子或离子
对紫外和可见光谱区辐射能的吸收来研究物质的组成和结构的方法，而
荧光分析法是由于处于第一激发单重态最低能级的分子以辐射跃迁的形
成返回基态各振动能级时产生的荧光的分析方法，两者的区别在于前者
研究的是吸收光谱，且电子跃迁为激发态的振动能级到基态的振动能级
间的跃迁。
仪器：荧光分析仪器与分光光度计的主要差别有：a 荧光分析仪器采用垂直测量方式，即在与激发光相垂直的方向测量荧光，以消除透射
1 第五章 分子发光分析法
一、选择题
1.根据下列化合物的结构，判断那种物质的荧光效率最大？（ ）
（1）苯 （2）联苯（3）对联三苯（4）9-苯基蒽
2.比浊法与拉曼光谱法的共同特点在于（ ）
（1） 光源 （2）单色器（3）散射光源（4）检测器
3.欲测定污水中痕量三价铬与六价铬应选用下列那种方法？（ ）
（1）原子发射光谱法 （2）原子吸收光谱法
（3）荧光光度法 （4）化学发光法
4.若需测定生物中的微量氨基酸应选用下列那种方法？（ ）
（1）荧光光度法 （2）化学发光法 （3）磷光光度法 （4）X荧光光谱法
二、问答题
1.试比较分子荧光和化学发光
2.简述瑞利散射与拉曼散射的区别。
第5章 分子发光—荧光、磷光和化学发光法
(Molecular Emisssion and Luminescence)（3学时）
教学目的和要求：
1. 学会分子发光——荧光、磷光和化学发光原理。
2. 了解分子发光——荧光、磷光和化学发光法的特点和应用。
教学要点和所涵盖的知识点：
荧光、磷光和化学发光原理、仪器、分析方法及应用
重点和难点：
荧光的原理、仪器、分析方法及应用。
分子发光：处于基态的分子吸收能量(电、热、化学和光能等)被激发至激发态，然后从不稳定的激发态返回至基态并发射出光子，此种现象称为发光。发光分析 包括荧光、磷光、化学发光、生物发光等。 物质吸收光能后所产生的光辐射称之为荧光和磷光。
第一节 荧光分析法
一、概述
分子荧光分析法是根据物质的分子荧光光谱进行定性，以荧光强度进行定量的一种分析方法。
荧光分析的特点：
灵敏度高：视不同物质，检测下限在0.10.001g/mL之间。可见比UV-Vis的灵敏度高得多。
选择性好：可同时用激发光谱和荧光发射光谱定性。
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。
应用不广泛：主要是因为能发荧光的物质不具普遍性、增强荧光的方法有限、外界环境对荧光量子效率影响大、干扰测量的因素较多。
二、基本原理
1、分子荧光的产生
处于分子基态单重态中的电子对，其自旋方向相反，当其中一个电子被激发时，通常跃迁至第一激发态单重态轨道上，也可能跃迁至能级更高的单重态上。这种跃迁是符合光谱选律的，如果跃迁至第一激发三重态轨道上，则属于禁阻跃迁。单重态与三重态的区别在于电子自旋方向不同，激发三重态具有较低能级。在单重激发态中，两个电子平行自旋，单重态分子具有抗磁性，其激发态的平均寿命大约为10-8s;而三重态分子具有顺磁性，其激发态的平均寿命为10-41s以上(通常用S和T分别表示单重态和三重态)。
