OH O-
OH
O-
OHH+
OH-
H+
pH=1, 有荧光
pH=13, 无荧光
无荧光
有荧光
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荧光与分子结构的关系小结
（1）发光分子中要具有共轭π键体系 共轭的程度越大，π电子越容易激发，分子荧光越容易产生。 （2）具有刚性平面结构 分子有利于荧光发射
1880：Liebeman
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
提出“荧光与化学结构关系”的经验法则 为荧光技术的开发应用拉开了序幕
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提出了第一台荧光计。
§12.2 分子发光的基本原理
除一般溶剂效应外，溶剂的极性、氢键、配位键的形成 都将使化合物的荧光发生变化；
2.温度的影响
荧光强度对温度变化敏H
对酸碱化合物，溶液pH的影响较大，需要严格控制。
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4. 各种散射光的影响
（3）荧光发射 处于第一激发 的最低振动能 级的分子，跃 迁回基态的各 振动能级，这 一过程称为荧 光发射。
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（4）系间窜越 分子从激发单重态转至能量较低的激发三 重态的过程，称系间窜越跃迁。 （5）外转换 溶液中的激发态分子与溶剂分子或其他溶 质分子之间相互碰撞而失去能量，并以热能 的方式释放。
F
λexmax(nm) λemmax (nm)
刚性平面结构
荧光物质的刚性和平面 性增加，有利于荧光发射。
芴 联苯
F=1
F=0.2
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-O
O C
O
N N
荧光黄 不产生荧光
产生荧光
偶氮苯
COO-
F=0.92
-O C COOO
N N
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夜明珠发光成因
1、矿物的发光性
矿物在外来的能量激发下，产生可见光的性质称为矿物的发光性。 外来的能量有日光、紫外线、X射线、阴极射线、加热、加压、摩擦等。 根据其发光的性质不同，分为荧光和磷光二类。
2、矿物的发光机理
矿物的发光是矿物能量的一种转换过程，物体受激发吸收能量而跃迁至激发态 （非稳定态）在反回到基态的过程中，以光的形式放出能量。
一. 主要组成及部件的功能
荧光分光光度计工作原理基及仪器结构框图
光源 氙 灯 激发单色器
样品池
光电倍增管
数据处理 仪器控制
发射单色器
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仪器结构流程
测量荧光的仪器主要由四个部分组成：激发光源、样品 池、双单色器系统、检测器。 特殊点：有两个单色器，光源与检测器通常成直角。 基本流程如图： 单色器：选择激发光波 长的第一单色器和选择 发射光 ( 测量 ) 波长的第 二单色器； 光源：灯和高压汞灯， 染料激光器(可见与紫 外区) 检测器：光电倍增管。
一. 分子荧光与磷光的产生
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1.激 发
通常在室温下物质分子大 部分处于基态的最低振动 能级。当电子吸收一定频 率的电磁辐射发生能级跃 迁时，可上升至不同激发 态的各振动能级，其中大 部分分子上升至第一激发 单重态（ S1 ），这一过 程称为激发。
碰撞猝灭； 配合物或电子转移猝灭等。
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6.荧光定性分析
任何荧光都有两种特征光谱：激发（吸收）光 谱和发射（荧光）光谱。 比较法：根据波长的特征性进行鉴别。
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§12.3 荧光(磷光)分光光度计
F
cc 一般当εb c 0.05 时, F 与c呈线性关系
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（2）环境对荧光强度的影响
relation between fluorescence and molecular structure
影响荧光强度的外部因素
1.溶剂的影响
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（2）内转换
同一多重态的不同电子 能级间可能发生内部转换。 S2 S1 条件：当S2较低振动 能级与S1较高振动能级的 能量相当，且发生重叠时 分子才有可能S2 S1
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A. 激发光谱
固定发射波长 扫描激发波长
4400 4000 3600 3200 2800 2400 2000 1600 1200 800 400 0 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900
ex =290nm (MAX)
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荧光的产生
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二、荧光发生机理

当一些物质被光照 射后，物质的分子吸 收光以后，便以基态 跃迁到激发态， 当 电子由激发态的最低 振动能级 S1 跃迁回基 态 S0 的不同振动能级 时，则以荧光的形态 发出能量。
光源 激发 单色器 样品池 发射 单色器 检测器
数据处理 仪器控制
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二. 光源 1. 光源的要求： 发射强度足够且稳定的连续光谱 光辐射强度随波长的变化小 有足够长的使用寿命
常用气体放电灯类型： 氙灯光源 高压汞光源 2.氙灯光源
相对荧光强度
苯 10
苯酚 18
苯胺 20
苯基氰 20
苯甲醚 20
λ emmax (nm) 278~310 285~365 310~405 280~390 285~345
2）得电子取代基减弱荧光、加强磷光 —C=0， — COOH ， —NO2
不产生 p →π共轭
O
NO2
硝基苯：不产生荧光、弱磷光
二苯甲酮：弱荧光、强磷光 S1 →T1的系间窜跃产率接近1
三、荧光光谱的特性
1.任何荧光化合物都有两个特征性光谱：激发光谱和发射光谱 2.斯托克斯位移：与激发光谱相比，荧光光谱的波谱总是出现在 更长的波长处 3.荧光光谱形状与激发波长无关 4.镜像规则： 激发光谱和发射光谱 — 激发光谱 有很好的镜像关系
— 发射光谱
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溶剂产生的散射光，因为荧光发射波长 跟激发光波长无关，可通过改变后者来 避免散射光的干扰。
5. 激发光照射的影响
能使荧光强度降低。最好采用强度低的 激发光，缩短测定时间，减小荧光物质 分解引起的测量误差。
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6. 溶液荧光的猝灭（quenching）
荧光激发光谱与 紫外-可见吸收光 谱类似

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B. 发射光谱(荧光光谱)
固定激发波长 扫描发射波长
C. 激发光谱与发射 光谱的镜像关系
4 3 2 1
S1
4 3 2 1
S0
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F
0.11
0.29
0.46
0.60
0.52
Modern Instrument Analytical Method 五、荧光与分子结构的关系
共轭效应 产生荧光的有机物质，都含有共轭双键体系，共轭体系越 大，离域大π键的电子越容易激发，荧光与磷光越容易产生。
化合物 苯 0.11 205 278 萘 0.29 286 321 蒽 0.46 365 400 0.60 390 480 0.52 580 640
四. 荧光(磷光)的量子产率
荧光量子产率的定义：
F
发射荧光的分子数 激发分子总数
F
kF k F ki
i 1 n
kF主要取决与荧光物质的分子结构； ki主要取决化学环境， 同时也与荧光物质的分子结构有关。 大多数的荧光物质的量子产率在0.1~1之间； 例如：0.05mol/L的硫酸喹啉，F=0.55； 荧光素 F=1 化合物
§12.1 概
述
什么是荧光呢？当某些物质被光照射后，它会吸收一 定频率的光，而发射出 波长更长 的光，当光停止时，发射光 也随即消失，这就是荧光现象，它发出的光就叫荧光。
分子发光分析法是基于被测物质的基态原子吸收 能量被激发到较高电子能态后。返回到基态过程中， 以发射辐射的方式释放能量，通过测量辐射光的强 度对被测物质进行能量测定的一类分析方法。
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2.去活化过程
处于激发态的分子是不稳定，它可以通过 不同的途径回到基态，这一过程称为去活化。 去活化过程有以下几种： （1）振动驰豫 溶液中分子间碰撞机会很 多，通过碰撞溶质分子将过剩的能量转移给溶 剂分子，通过非辐射跃迁而降至同一能态的最 低振动能级，这一过程称为振动驰豫。
（1）荧光强度(F )与物质浓度(c)的关系
c--荧光物质浓度
ε—摩尔吸光系数
b—液层厚度 I0—入射光强度