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分子发光分析法课件

分子发光分析法课件


1.5 激发光谱和发射光谱
荧光(磷光)：光致发光，照射光波长如何选择？
A.荧光(磷光)的激发光谱曲线
固定测量波长(选最大发射波长),化合物发射的荧光(磷 光)强度与照射光波长的关系曲线 （图中曲线I ） 。
激发光谱曲线的最高处，处于激发态的分子最多，荧光 强度最大；
B.荧光光谱(或磷光光谱)
固定激发光波长( 选最大激发波长), 化 合物发射的荧光(或磷 光强度)与发射光波长 关系曲线(图中曲线II 或III)。
Chemiluminescence
2.1 概论
化学发光是由化学反应提供的能量激发物质所产生的光 辐射。
优点：(1). 灵敏度很高。(2). 仪器设备简单，无须光源和 单色器，因而也消除了散射光和杂散光的干扰；(3). 线性范 围宽；(4). 分析速度快。
局限：目前可供应用的发光体系尚有限，发光机理有待 进一步研究，方法的选择性有待进一步提高。
1.6 荧光(磷光)强度与溶液浓度的关系
溶液的荧光强度(If )与溶液吸收的光强度(Ia ) 及
荧光量子产率(Фf）有如下关系
If = f Ia
由Lambert-beer定律及吸收光强度的概念，可 推导出，当bc ≤0.05时，有：
If = 2.303 f I0 bc 与荧光类似，溶液的磷光强度(IP)与低浓度下磷 光物质浓度之间的关系可表示如下：
剂在液氮温度下应具有足够的黏度并能形成明净的 刚性玻璃体，且对分析物具有良好的溶解特性，在 所研究的光谱区内没有很强的吸收和发射，并容易 制备和提纯。
B. 室温磷光分析
固态基质表面室温磷光分析：分析物通过物理吸附或某 种化学作用力被束缚在固体基质表面，增大了刚性，减小了 碰撞失活的概率，在严格干燥试样的情况下限制了氧的猝灭 作用，显示室温磷光。
第五章 分子发光分析法PPT课件

第五章 分子发光分析法PPT课件


菏泽学院化学与化工系
9
(二) 荧光效率及其影响因素 1. 荧光效率 发射荧光的分子数目与激发态分子总数的比值。
荧光效率（f）=
发荧光的分子数 激发态分子总数
也可以各种跃迁的速率常数表示
f
Kf K f Ki
式中：Kf为荧光发射过程的速率常数，∑Ki为非辐射跃迁的 速率常数之和。一般来说，Kf决定于物质的化学结构；∑Ki 主要决定于化学环境，同时也与化学结构相关，有分析应用
长；
‘ 2
>
2
>
1
；
磷光发射：电子由第一激发三重态的最低振动能级→基态（
T1 → S0跃迁）； 电子由S0进入T1的可能过程：（ S0 → T1禁阻跃迁）
S0 →激发→振动弛豫→内转移→系间跨越→振动弛豫→ T1 发光速度很慢： 10-4～100 s 。
光照停止后，可持续一段时间。
2020/10/31
的电子跃回第一激发单重态的最低振动能级。
外转换：激发分子与溶剂或其他分子之间产生相互作用而转
移能量的非辐射跃迁；外转换使荧光或磷光减弱或“猝灭”
。
系间跨越(intersystem conversion)：不同多重态,有重叠的转动
能级间的非辐射跃迁。改变电子自旋，禁阻跃迁，通过自旋
—轨道耦合进行。
2020/10/31
❖ 直到1852年，Stokes在考察奎宁和叶绿素的荧光时，用分光光度 计观察到其荧光的波长比入射光的波长稍微长些，才判断这种 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 由光的漫射作用所引起的，从而导入了荧光是光发射的概念， 他还由发荧光的矿石“萤石”推演而提出“荧光”这一术语。
2020/10/31
分子发光分析ppt课件

分子发光分析ppt课件

仪器分析
光谱分析
原子光谱
原子吸收 原子发射 原子荧光
分子吸收 分子光谱
分子发光
紫外-可见光谱 红外光谱
2
第八章 分子发光分析法
分子 吸收能量 激发为激发态 释放出能量 基态
电能 化学能 光能
分子发光
光致发光 化学发光
辐射跃迁 非辐射跃迁
光的形式释放 以热的形式释放
称为“发光”
荧光 磷光
3
分子荧光/磷光分析法 一、基本原理
式中为荧光量子效率，又根据Beer定律
A=-lg I/ I0 I= I0 .10- A Ia = I0 - I = I0(1- 10 -A)
I0和I分别是入射光强度和透射光强度。代入 上式得
If = I0(1- 10 -kb c)
28
整理得：
If =2.3 I0 kbc 当入射光强度I0 和b一定时，上式为：
特殊化学作用如氢键的生成
同一种荧光物质在不同的溶剂中的荧光光谱不同
因素
温度
内部能量转化作用增大 碰撞频率增加，使外转换的几率增加
温度上升使荧光强度下降
化合物所处状态不同
酸度 电子构型上有所不同
荧光强度和荧光光谱不同
30
31
3、荧光猝灭
定义：荧光物质分子与溶剂分子或其它溶质分子
的相互作用引起荧光强度降低的现象
增加试样的刚性:
低温冷冻
固体磷光法：
吸附于固相载体（滤纸）
分子缔合物的形成：
加入表面活性剂等
重原子效应：
加入含重原子的物质，如银盐等
敏化磷光：
通过能量转移产生磷光
42
磷光分析仪器
荧光计上配上磷光测量附件即可对磷光进行测量。 在有荧光发射的同时测量磷光
《分子发光》课件

《分子发光》课件

详细描述
荧光光谱法利用某些物质吸收光后， 能以荧光的形式重新发射出特定波长 的光，通过测量荧光光谱，可以分析 物质的组成和结构。
磷光光谱法
总结词
一种测量物质在激发态的磷光发射光谱的方法。
详细描述
磷光光谱法利用物质吸收光后，处于激发态的分子以磷光的形式缓慢地释放出 特定波长的光，通过测量磷光光谱，可以分析物质的组成和结构。
详细介绍了分子发光的原理、发光机制以及在各个领域的 应用，是学习分子发光的基础教材。
《荧光染料与荧光分析法》
系统介绍了荧光染料的基本性质、合成方法以及荧光分析 法的应用，对于深入了解荧光染料在分子发光领域的作用 很有帮助。
"分子发光机制研究进展"
综述了近年来分子发光机制的研究成果，包括新的发光材 料、发光过程的理论模型等。
激发态的稳定性
激发态是相对不稳定的， 分子会通过各种方式释放 能量并回到基态。
分子发光的辐射过程
辐射跃迁
激发态的分子通过释放光子的形式回到基态，这 个过程称为辐射跃迁。
光子的产生
当分子从激发态回到基态时，会释放出能量并以 光子的形式辐射出去。
光子性质
光子具有特定的波长（或频率），与其所属的分 子和激发态有关。
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《分子发光》PPT课件
contents
目录
• 分子发光的概述 • 分子发光的原理 • 分子发光的技术与方法 • 分子发光在科学研究中的应用 • 分子发光的发展趋势与展望 • 参考文献
01
分子发光的概述
分子发光的基本概念
分子发光是指分子在吸收能量 后以光子的形式释放能量的过 程。
分子发光现象广泛存在于自然 界和人类生产生活中，如萤火 虫、发光菌、荧光棒等。
第十六章分子发光分析法-PPT精品

第十六章分子发光分析法-PPT精品

2019/10/30
2.化学发光效率
发射光子的分子数
cl 参 加 反 应 的 分子 ce数e m
化学效率：
激发态分子数
ce 参加反应分子数
发光效率：
产生光子数
em 激发态分子数
时刻t 的化学发光强度(单位时间发射的光量子数)：
Iclt
cl
dc dt
dc/dt 分析物参加反应的速率；
2019/10/30
（3）液相中的化学发光反应
Cu、机M理n研、究Co较、多V、，F在e、分C析r、中C应e用、最Hg多、；Th可等测。痕量的H2O2 、 应用最多的发光试剂：鲁米诺（3-氨基苯二甲酰肼）； 化学发光反应效率：0.15～0. 05； 鲁米诺在碱性溶液中与双氧水的反应过程：
该发光反应速度慢，某些金属离子可催化反应；利用这 一现象可测定这些金属离子。 鲁米诺在碱性溶液中与双氧水的反应过程：
2. 仪器设备简单
不需要光源、单色器和背景校正；
3. 发射光强度测量无干扰
无背景光、散射光等干扰；
4. 线性范围宽 5. 分析速度快
缺点：可供发光用的试剂少；发光反应效率低（大大低于生 物体中的发光）；机理研究少。
2019/10/30
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三、装置与技术
instrument and technology
NADH脱氢酶
NADH + FMA + H+ NAD+ + FMNH2
黄素酶
FMNH2 + RCHO + O2 FMN + RCOOH + H2O + h 最大发射波长495 nm；
2019/10/30
仪器分析分子发光分析法课件

仪器分析分子发光分析法课件

第七章 分子发光分析法
分子发光：
M + 能量
光致发光：
M + hv
M*
M + hv
M*
M + hv'
第七章 分子发光分析法
第一节 分子荧光、磷光产生基本原理 第二节 荧光光谱与基本特征 第三节 荧光产率与分子结构的关系 第四节 影响荧光强度的环境因素 第五节 分子发光光谱仪结构流程 第六节 定量分析方法
共轭体系越大，荧光量子产率越高，向长波方向 移动。
化合物
苯 萘 蒽 丁省
量子产率φF 0.11 0.29 0.46 0.60
λex（nm） 205 286 365 390
λem（nm） 278 321 400 480
第三节 荧光产率与分子结构的关系
（三）、 刚性平面结构 1. 减少分子振动，减小外转换。 2. 增大分子吸光截面，增大摩尔吸光系数。
第一节 分子荧光磷光产生基本原理
(一)、非辐射跃迁
1. 振动弛豫：同一电子能级内以热能量交换形式由 高振动能级至低相邻振动能级间的跃迁。发生振动 弛豫的时间10 -12 s。
S2
hv
S0
e
第一节 分子荧光磷光产生基本原理 2. 内转换：相同多重度的电子能级中, 相等能级间的 非辐射能级交换。发生内转换的时间10-12 s。
外转换使荧光或磷光减弱或“猝灭”。
第一节 分子荧光磷光产生基本原理
(二)、辐射跃迁
1. 荧光发射：电子由第一激发单重态的最低振动能 级→基态各振动能级，发射时间约为10-7～10-9 s 。
发射荧光的能量比分子吸收的能量小，波长长。
S2
S1
T1
hv
hv′
S0 e
分子发光分析法概况课件

分子发光分析法概况课件


分子发光分析法的优缺点
优点
高灵敏度
分子发光分析法通常具 有很高的灵敏度，能够 检测出低浓度的目标物
。
选择性
某些发光分子可以与目 标物发生特异性反应， 从而提高分析的选择性
。
操作简便
分子发光分析法通常操 作简单，所需仪器设备 相对简单，便于现场快
速检测。
缺点
背景干扰
发光分析法容易受到环 境背景光的影响，如日 光、荧光等，导致检测
01
02
研发能够延长发光分子寿命 的技术，以减少检测过程中
的误差和不确定性。
03
04
克服背景干扰
研究和发展能够有效排除背 景光干扰的技术和方法，以 提高检测的稳定性和准确性
。
拓展应用领域
进一步探索发光分析法在环 境监测、生物医药、食品安 全等领域的应用，以满足更
广泛的需求。
06 结论
总结分子发光分析法的概况与重要性
结果不稳定。
发光衰减
某些发光分子的发光强 度会随时间衰减，影响 检测的准确性和稳定性
。
成本较高
某些高灵敏度的发光分 子和仪器设备成本较高 ，限制了其在某些领域
的应用。
未来发展方向与挑战
提高灵敏度和选择性
延长发光寿命
进一步研发具有更高灵敏度 和选择性的发光分子，以满 足更低检测限和更高准确性
的需求。
新型的分子发光分析方法和技术不断 涌现，如荧光免疫分析、荧光偏振免 疫分析、时间分辨荧光免疫分析等。
02
分子发光分析法的基本原理
分子发光的过程与机制
01
分子发光是指分子吸收能量后，由基态跃迁至激发态，再由激 发态回到基态时释放光子的过程。
02
【精品】PPT课件 2 分子发光分析共39页

【精品】PPT课件 2 分子发光分析共39页


21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯光分析
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
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第一节
三、荧光的产生与分子结构的 关系
分子荧光与磷光
relation between fluorescence
and molecular structure
molecular fluorescence 四、影响荧光强度的因素
and phosphorescence
influenced factor of fluorescence
过辐射跃迁（发光）和无辐射跃迁等方式失去能
量。
传递途径
辐射跃迁
无辐射跃迁
荧光
磷光
系间窜跃 内转移 外转移 振动弛豫
2020/12/29
内转换
振动弛豫 内转换
S2
系间跨越
S1
能
T1 T2
量
吸 收
发
射
外转换
荧
光
发
射
磷 振动弛豫 光
S0
λ3
λ1
λ2
λ 2
2020/12/29
无辐射跃迁
☆振动弛豫：激发态分子由同一电子能级中的较高振动能级 转至较低振动能级的过程，其速率极快，约10-14-10-12s。 ☆内转换：相同多重态的两个电子能级间，由高能级回到低 能级的分子内过程，取决于两能级的能量差，约10-13-10-11s。 ☆外转换：激发态分子与溶剂与其他溶质相互作用、能量转 换而使荧光 （或磷光）减弱甚至消失的过程。 ☆系间窜跃： 激发态分子的电子自旋发生倒转而使分子的多 重态发生变化的过程，其速率极慢，约10-6-10-2s。
1. 激发光谱曲线
如果将激发光的光源用单色器分光，测定不同波长激发光照 射下荧光强度的变化，以激发波长为横坐标，荧光强度为纵 坐标作图，便可得到荧光物质的激发光谱。（图中红线）。
2. 荧光（磷光）光谱曲线
固定激发光波长和强度，而让物质发出的荧光通过单色器测 定不同波长的荧光强度。以荧光的波长为横坐标，荧光强度 为纵坐标作图，便得发射光谱。 （图中蓝线或绿线）。
电子跃迁到不同激发态能级，吸收不同波长的能量（如
能级图 2， 1），产生不同吸收带，但都是回到第一激发单
重态的最低振动能级再跃迁回基态，产生波长一定的荧光， 无论用λ=250和350nm作激发光源，所得发射光谱形状和峰的 位置都是相同的。 c. 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。
relation between fluorescence and molecular structure
1. 分子产生荧光必须具备的条件
（1）具有能吸收一定频率紫外光的特定结构； （2）具有一定的荧光量子产率。
荧光量子产率（）： 发射的光量子数
吸收的光量子数
荧光量子产率与激发态能量释放各过程的速率常数有 关，如外转换过程速度快，则不出现荧光发射。
2020/12/29
辐射跃迁:
荧光：受光激发的分子从第一激发单重态的最低振 动能级回到基态所发出的辐射。多为 S1→ S0跃迁 寿命为10-7 ~ 10 -9s，由于是相同多重态之间的跃迁， 跃迁几率大，速度快。 磷光： 从第一激发三重态的最低振动能级回到基 态所发出的辐射。 T1 → S0 跃迁 磷光寿命为10-4 ~10s，由于磷光的产生伴随自旋多 重态的改变，辐射速度远小于荧光。
2020/12/29
2. 化合物的结构与荧光
（1）跃迁类型：* → 的荧光效率高，系间窜跃过程的速率 常数小，有利于荧光的产生； （2）共轭效应：提高共轭度有利于增加荧光效率并产生红移. （3）刚性平面结构：可降低分子振动，减少与溶剂的相互作 用，故具有很强的荧光。如荧光素和酚酞有相似结构，荧光素 有很强的荧光，酚酞却没有。
2020/12/29
一、荧光与磷光的产生过程
luminescence process of molecular fluorescence and phosphorescence
1. 分子能级与跃迁
基态（S0）→激发态（S1、S2、激发态振动能级） 吸收特定频率的辐射； 激发态 → 基态：多种途径和方式（P344能级图） 速度最快、激发态寿命最短的途径占优势。
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2. 电子激发态的多重性
电子激发态的多重性：M = 2S + 1 ，S 为电子自旋量子数 的代数和（0或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；
2020/12/29
3. 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
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内转换
振动弛豫 内转换
S2
系间跨越
S1
能
T1 T2
量
发
发
吸
射
外转换
射
收
荧
磷 振动弛豫
光
光
S0
λ3
λ1
λ 2 λ 2
2020/12/29
荧光激发光谱
荧光发射光谱
200 250 300 350 400 450 500 nm
蒽的激发光谱和荧光光谱
2020/12/29
三、荧光的产生与分子结构的关系
2020/12/29
内转换
振动弛豫 内转换
S2
系间跨越
S1
能
T1 T2
量
发
发
吸
射
外转换
射
收
荧
磷 振动弛豫
光
光
S0
λ3
λ1
λ 2 λ 2
2020/12/29
二、激发光谱与荧光（磷光）光谱
excitation spectrum and fluorescence spectrum
任何荧光物质都具有两个特征光谱：激发光谱和发射光谱。
2020/12/29
荧光发射光谱 荧光激发光谱
磷光光谱
200 260 320 380 440 500 560 620 室温下菲的乙醇溶液荧（磷）光光谱
2020/12/29
3. 激发光谱与发射光谱的关系
a. 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，振动弛豫消耗了部分能量。 b. 发射光谱的形状与激发波长无关
（4）取代基效应：芳环 上有给电子基团，使荧光 增强。卤ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ子取代会产生 重原子效应，荧光减弱。
2020/12/29
2020/12/29
四、影响荧光强度的因素
第十二章 分子发光分析法
一、分子荧光与磷光产生过程
luminescence process of molecular fluorescence and phosphorescence
molecular luminescence 二、激发光谱与荧光光谱
analysis
excitation spectrum and fluore-scence spectrum