F
ex 422nm 1
2 3 4
250 350 450
丁二酮in CCl4 1 0.015 mol/L
2 0.045 mol/L 3 0.150 mol/L 4 0.450 mol/L
nm
5-1-2 荧光/磷光光谱仪（1）
溶液荧光的淬灭
荧光强度与溶液浓度的关系
荧光强度IF正比于吸收的光强Ia和荧光量子产率f
I F I a f
根据L-B定律，可求出吸收光强Ia的表达式
Ia I0 It I0 1 10lc I0 1 e2.3lc
If I 0 f 1 e2.3lc
If 2.3I 0f lc kc
F If
lc0.05
c
光源的强度与稳定对荧光信号的强度和稳定影响极大
影响荧光强度的因素
溶剂效应（一般和特殊：发生相互作用） 温度和黏度（T F ；黏度，F ） pH 有序介质的影响（表面活性剂或环糊精有增敏效果） 内滤光与自吸
Kf:荧光辐射速率 Ki:其它过程速率
f的大小主要决定与分子的结构和性质，但与分子所处的环境 因素对其也有很大的影响。
荧光量子产率f的测定
测定待测荧光物质与f已知的参比荧光物质两者稀溶液在
相同激发条件下所测得的积分荧光强度（即发射光谱所包 含的面积）和对应激发波长的吸光度，然后按以下公式计 算可得：
散射光的影响
CD
pH值对荧光光谱的影响
具酸或碱性基团的有机物质，在不同pH值时，其结构可能
发生变化，因而荧光强度将发生改变；对无机荧光物质，因
pH值会影响其稳定性，也可使其荧光强度发生改变。
OH
pH1，有荧光
OOH O有荧光
pH13，无荧光
无荧光
内滤光和自吸
体系内存在可以吸收激发光或荧光的物质造成荧光强度降低的
第五章 分子发光分析
Molecular Luminescence Analysis
分子发光分析（1）
分子吸收一定能量后外层电子将由基态跃迁至激发态，若
从激发态返回基态时伴随光辐射现象，即称为分子发光， 基于该现象的分析方法为分子发光分析法（UV-Vis区） 分子发光的类型
光致发光 按 激 发 模 式 化学发光 生物发光 按激发态类型
－OH、OR、-NH2、－NHR、－NR2、－C≡N等
吸电子基减弱荧光： －COOH、－C=O、－NO2、－N＝N－等 重原子效应（例：苯环被卤素取代，从氟苯到碘苯，荧光 逐渐减弱到消失，但磷光会增强）
分子内氢键作用—会增加分子平面性和刚性
COOH COOH C OH OH O
水杨酸
OH
OH
无机荧光材料
发射光谱：固定激发波长在最大激发波长ex处，测定不同发射 波长处的荧/磷/光强度，以发射波长对荧/磷光强度即可得的荧/ 磷光的发射光谱。
发 转换、振动驰豫 射 S0,0 激 Se, v 内 S1,0 发 S 0, v
激发光谱
容量瓶编号 1 2 V水样/mL 10.00 10.00 V标准溶液/mL 0 1.00 吸光度A 0.082 0.160
3
4 5
10.00
10.00 10.00
2.00
3.00 4.00
0.238
0.318 0.394
解：（1）依题可知加入Mg标浓度及对应吸光度值如下表：
cMg/gmL-1 A 0 0.082 0.10 0.160 0.20 0.238 0.30 0.318 0.40 0.394
现象称为“内滤光现象”；若荧光物质的荧光短波长与激发光
长波长有重叠，在其浓度较大情况下可吸收自身的荧光而造成 荧光强度降低的现象称为“自吸收”。
K2Cr2O7的吸收峰与A，F有重叠
散射光的影响
荧光分析中常出现Retleigh散射光、容器表面的散射光、 Tyndall及拉曼散射等，波长选择适当，可以消除其影响
5-1-1 分子荧光和磷光分析原理（2）
去活化：激发态分子基态分子
去活化方式
发射光子
非辐射跃迁
化学反应
荧光
磷光
外转换
振动驰豫
内转换
系间跨越
速度快、激发态寿命短的途径先发生
荧光的产生
激发单重态
内转换：10-1110-13 s 振动驰豫：10-12 10-14 s 荧光发射：10-9 10-7 s 吸收/激发 内 转 换 外 转 换 荧光
S0
2
1
3
振动驰豫
4
实验教学安排与要求
学时：44（共11个实验，具体内容及安排见实验安排表） 要求：实验前自学或温习相关理论知识，完成实验报告预 习部分（注意规范性）；实验时必须携带预习报告准时出 席；实验过程中应遵守课堂纪律及教师要求
成绩评定：每次实验均计入总分，请假无法补做时当次实
验成绩为0，无故缺席一次则总成绩为0
5-1-1 分子荧光和磷光分析原理（3）
任何荧光（磷光）化合物都具有激发和发射两个特征光谱，这 是对其进行定或量定性的基础。
S0,0 激发 Se, v 内转换、振动驰豫 S1,0 发射 S0, v
激发光谱：即激发效率随波长变化的曲线。激发的本质就是物
注意理论课与实验课之间的联系
作业1第3题
用某仪器方法测定试样中微量Cu含量：称取试样0.750 g，溶解 后定容到100 mL容量瓶中作为试样溶液，测定时溶液的配制及 对应仪器信号S如下表所示，计算试样中Cu的质量分数（%）
编号
移取试样溶液的体积/mL 加入5.00 mgL-1 Cu2+标准溶液的体积 /mL 所测的仪器信号S
2
3 wCu cCu 2 V / ms 100% 1.76 0.1 10 / 0.75 100% 0.023%
作业1第5题
采用原子吸收光谱法测定水样中的Mg含量：在5个50 mL的容量瓶中分 别加入10.00 mL水样、1 mL 1:1 HCl和2.5 mL 10% SrCl2，再加入不同 体积5.00 gmL-1 的Mg标准溶液后定容。用空白溶液调零后依次测定 各容量瓶中溶液的吸光度，相关数据见下表，（1）求水样中Mg的含量 （以gmL-1表示）；（2）空白溶液应如何配制？
S(1,0) S(0, v )
镜像规则
电子能级处于基态和激发态的分子振动
能级间隔相等。
5-1-1 分子荧光和磷光分析原理（5）
荧光与分子结构的关系
分子产生荧光必须具备的条件：具有与照射频率相适应
的结构；具有一定的荧光量子产率（f: 0.11）
发射的光量子数 Kf f 吸收的光量子数 K f K i
-O
O
C COO-
O
荧光黄苯并芘-O C Nhomakorabea刚性平面结构 -O
O
COO-
O C
O
CO O
酚酞（无荧光）
荧光黄
O Mg
N O
N O-
N
8-羟基喹啉（弱荧光）
红色荧光
联二苯＝ 0.2
芴＝1.0
C H2
刚性平面结构可减小分子振动，使分子与溶剂和其他溶剂分子碰撞失活可能性降低
取代基的影响
给电子基增强荧光：
1
0.00 0.00
2
5.00 0.00
3
5.00 2.50
用0.1 molL-1的HNO3定容至25.00 mL
解：0.385 0.010 5cCu 2.5 5 c -1 1 . 76 mg L Cu
2
0.010
0.165
0.385
0.165 0.010
5cCu 2
硫酸喹啉及其溶剂（硫酸溶液）在不同激发波长下的光谱
溶液荧光的淬灭
能引起荧光物质荧光强度降低的物质称为淬灭剂，常见
淬灭类型有一下几种：
碰撞猝灭（碰撞后无辐射失活） 静态猝灭（形成非荧光配合物） 转入三重态猝灭（发生系间跨越，若重原子、溶解氧等） 电子转移猝灭 基于荧光淬灭现象可实现淬灭剂的分析 自猝灭
磷光的产生
激发单重态
激发三重态
振 动 驰 豫
S2
S1
吸 收
内转换
振动驰豫
S0, v
系间跨越
振 动 驰 豫
磷光
外 转 内 换 转 换
T1,0
T1
荧 光 无 辐 射 跃 迁
S0,0 磷 光 磷光也是带状光谱
磷光较荧光光谱红移 磷光较荧光寿命长 荧光发射：10-9 10-7 s 磷光发射：10-4 10 s 荧光与磷光可能共存
适用体系不如UV-Vis广泛。
5-1-1 分子荧光/磷光分析原理（1）
分子荧光/磷光产生
光源 单色器
I0
基态分子
I t
检测器
激发态分子
激发态分子不稳定，当其返回基态时，多余的能量将以 何种途径释放？
单重态与三重态
基态 激发单重态 激发三重态
LUMO
HOMO
基态单重态至激发三重态为禁阻跃迁（难发生） ； ET1 ES1
质吸收光的过程，因此激发光谱与吸收光谱相似。
发射光谱：又称荧光（磷光）光谱，指激发波长固定时，发光 强度对波长变化的曲线。
380nm
510nm
镁-Oxine的激发光谱和发射光谱
ex
em
nm
激发光谱与发射光谱的绘制
激发光谱：改变激发波长，测量最强荧/磷光发射波长em处的
强度变化，以激发波长对荧/磷光强度作图可得到激发光谱。
荧光
磷光
分子发光分析（2）
分子发光与UV-Vis应用范围相似，但具有以下特点： 灵敏度高；检出限较UV-Vis法低24个数量级