命等各种发光特性对所研究体系的局部环境因素的敏感性
，因此，发光分析法在光学分子传感器以及在生物医学、 药学和环境科学等方面的应用更显示了它的优越性。
1 分子荧光与磷光光谱分析法
Molecular fluorescence and phosphorescence analysis
1.1 基本原理
A. 分子能级与跃迁
电子处于激发态是不稳定状态，返回基态时，通过辐射 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
延迟荧光
磷光
系间跨越 内转移
外转移
振动弛预
激发态停留时间短、返回速度快的途径，发生的几率大， 发光强度相对大； 荧光：10-7～10 -9 s,第一激发单重态的最低振动能级→基态； 磷光：10-4～10s；第一激发三重态的最低振动能级→基态；
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。 （4）取代基效应：芳环上有供电基，使荧光增强。
酚酞
荧光素
C H2
联苯(0.18)
外转换使荧光或磷光减弱或“猝灭”。
系间跨越：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。
辐射能量传递过程
荧光发射：电子由第一激发单重态的最低振动能级→基态（ 多为 S1→ S0跃迁），发射波长为 l ‘2的荧光； 10-7～10 -9 s 。 由图可见，发射荧光的能量比分子吸收的能量小，波长 长； l ‘2 > l 2 > l 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）
芴(1)
1.3 影响分子发光的环境因素
A.溶剂的影响
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；
B.温度的影响
荧光强度对温度变化敏感，温度增加，外转换去活的几
率增加。
C. 溶液pH
对酸碱化合物，溶液pH的影响较大，需要严格控制；
1.4 荧光、磷光的猝灭
A.猝灭
A.分子产生荧光必须具备的条件
（1）具有合适的结构；
（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，不出现荧光发射；
B.化合物的结构与荧光
（1）跃迁类型：* → 的荧光效率高，系间跨越过
析法。
(2)分子发光分析法的特点
灵敏度高。较吸收光度法一般要高2 ~ 3个数量级。 选择性比较高。物质对光的吸收具有普遍性，但吸光后并 非都有发光现象。即便都有发光现象，但在吸收波长和发 射波长方面不尽相同，这样就有可能通过调节激发波长和
发射波长来达到选择性测定的目的。
样品量小，操作简便，工作曲线的动态线性范围宽。 发光检测的高灵敏度，以及发光光谱、发光强度、发光寿
分子能级比原子能级复杂； 在每个电子能级上，都存在振动、转动能级； 基态(S0)→激发态(S1、S2、激发态振动能级)：吸收特定频 率的辐射；量子化；跃迁一次到位； 激发态→基态：多种途径和方式(见能级图)；速度最快、 激发态寿命最短的途径占优势； 第一、第二、…电子激发单重态 S1 、S2… ； 第一、第二、…电子激发三重态 T1 、 T2 … ；
发光分子与溶剂或溶质分子之间所发生的导致发光强度 下降的物理或化学作用过程。 与发光分子相互作用而引起发光强度下降的物质，称为 猝灭剂。
B.动态猝灭与静态猝灭
猝灭剂与发光物质的激发态分子之间的相互作用引起动 态猝灭；猝灭剂与发光物质的基态分子之间的相互作用引起
静态猝灭。
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？
内转换 S2
内 光 T2
外转换
发 射 磷 振动弛豫 光
S0
l1
l2
l 2
l3
非辐射能量传递过程
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。 内转换：同多重度电子能级中,等能级间的无辐射能级交换。 通过内转换和振动弛豫，高激发单重态的电子跃回第一 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；
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。
荧光、磷光的寿命和量子产率
荧光寿命：荧光分子处于S1激发态的平均寿命，表示为： τ f = 1 /（kf + ΣK） 磷光寿命(τ p)指的是磷光分子处于T1激发态的平均寿命，可由 类似的公式表示。
荧光量子产率：荧光物质吸光后所发射的荧光的光子数与所
吸收的激发光的光子数之比值。 由于激发态分子的衰变过程包含辐射跃迁和非辐射跃迁，故
荧光量子产率可表示为
ɸf = kf / (kf + ΣK) 磷光的量子产率（ɸp）定义为：
KP P ST KP Kj
1.2 荧光、磷光与分子结构的关系
分子发光分析法 Molecular luminescence
概论
(1)分子发光的类型
荧光和磷光。 分子由化学反应的化学能或由生物体（经由体内的化学反 应）释放出来的能量所激发，其发光分别称为化学发光或 按激发的模式分类： 分子吸收光能被激发，所产生的发光为光致发光，如分子
生物发光。
以分子发光为检测手段的分析方法称为分子发光分析法， 本章所介绍的包括荧光分析法、磷光分析法和化学发光分
B.电子激发态的多重度
电子激发态的多重度：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； S0→T1 禁阻跃迁； 通过其他途径进入 ( 见能级图 ) ；进入的 几率小；
C.激发态→基态的能量传递途径