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分子发光分析

到达第一激发态一样。 换句话说,不管激发波长如何,电子都是从第一电子
激发态的最低振动能层光光谱与吸收光谱呈镜像对称关系。 牛牛文档分享解释1:能层结构相似性
荧光为第一电子激发单重态的最 低振动能层跃迁到基态的各个振动能 层而形成,即其形状与基态振动能级 分布有关。 吸收光谱是由基态最低振动能层 跃迁到第一电子激发单重态的各个振 动能层而形成,即其形状与第一电子 激发单重态的振动能级分布有关。 由于荧光光谱。一 定波长和强度的激发波长辐照 荧光物质,产生不同波长的强 度的荧光,以荧光强度对其波 长作图可得荧光发射光谱。 由于不同物质具不同的特
激发光谱 荧光光谱
磷光光谱
征发射峰,因而使用荧光发射
光谱可用于鉴别荧光物质。 如右图所示。
特点: 1) 灵敏度高(1-100ppb):有的可达0.01ppb。WHY?? 荧光 灵敏度除待测物浓度有关外,还与入射光强度及光度计灵 敏度有关; 2) 选择性好
3) 方法简单快速,用样量少
4) 应用不太广泛。 牛牛文档分享4.1 分子荧光分析及磷光分析
一、基本原理
6)磷光发射
从单重态到三重态分子间发生系间跨跃跃迁后,再经振动弛 豫回到三重态最低振动能层,最后,在 10-4-10s 内跃迁到基态的 各振动能层所产生的辐射。
系间跨跃 振动弛豫 磷光发射 S T (高振动能层) T (低振动能层) S 1 1 1 0
S0 S1
具nk-Condon原理)
由于电子吸收跃迁速率极快 (10-15s),此时核的相对位置可视为不
变(核较重)。当两个能层间吸收跃迁的几率越大,其相反跃迁的几率
也越大产生无辐射跃迁,如Conversion,EC)
受激分子与溶剂或其它分子相互作用发生能量转换而使 荧光或磷光强度减弱甚至消失的过程,也称“熄灭”或“猝
灭”。
4)系间跨跃(Intersystem Conversion,ISC) 系间跨跃是发生在两个不同多重态之间的无辐射跃迁, 如从S1到T1,该跃迁是禁阻的。然而,当不同多重态的两个 电子能层有较大重叠时,处于这两个能层上的受激电子的自 旋方向发生变化,即可通过自旋 - 轨道耦合而产生无辐射跃ctivation) 处于激发态分子不稳定,通过辐射或非辐射跃迁等去活 化过程返回至基态 。这些过程包括: 1)振动弛豫(Vibrational Relaxation, VR) 在液相或压力足够高的气相中,处于激发态的分子因碰 撞将能量以热的形式传递给周围的分子,从而从高振动能层 失活至低振动能层的过程,称为振动弛豫。 2)内转换(Internal Conversion,IC) 对于具有相同多重度的分子,若较高电子能级的低振动 能层与较低电子能级的高振动关系 i)波长比较 与激发(或吸收)波长相比,荧光发射波长更长,即产 生所谓Stokes位移。(振动弛豫失活所致)
ii)形状比较
荧光光谱形状与激发波长无关。尽管分子受激后可到 达不同能层的激发态,但由于去活化(内转换和振动弛豫)
到第一电子激发态的速率或几率很大,好像是分子受激只
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。 1. 分子能级、荧光及磷光的产生 分子能级=电子能级(Ee)+振动能级(Ev)+转动能级(Er)。 其中电子单重激发态( Kasha 规则)的最低振动能级在很 短时间(10-9-10-6s)跃迁到基态各振动能层时所产生的光子辐射 称为荧光。由于各种去活化过程的存在,荧光辐射能通常要比激 发能量低,或者说,荧光波长大于激发Hund规则)
激发单重态:分子吸收能 量,电子自旋仍然配对, 为单重态,称为激发单 重态,以S1,S2…表示
激发三重态:分子吸收能 量,电子自旋不再配对, 为三重态,称为激发三 重态,以T1,T2….表示。
基态:电子自旋配对, 多重度=2s+1=1,为单 重态,以S0表示。
4. 影响荧光及荧光强度的因素 产生并可观察到荧光的条件: i)分子具有与辐射频率相应的荧光结构(内因); ii)吸收特征频率的光后,应可产生具一定量子效率的荧光。 即量子效率 足够大:

kF 发射的荧光量子数 吸收的光量子数 kF kVR k IC k何荧(磷)光都具有两种特征光谱:激发光谱与发射 光谱。它们是荧(磷)光定性分析的基础。
1)激发光谱
改变激发波长,测量在最强荧(磷)光发射波长处的强 度变化,以激发波长对荧光强度作图可得到激发光谱。 激发光谱形状与吸收光谱形状完全相似,经校正后二者 完全相同!这是因为分子吸收光能的过程就是分子的激发过 程。 激发光谱可用于鉴别荧光物质;在定量时,用于选择最 适宜的激发波长。
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