1、分子发光光谱法分子发光光谱法2021/2/412 某些物质的分子吸收一定能量后，电子从基态跃迁到激发某些物质的分子吸收一定能量后，电子从基态跃迁到激发态，以光辐射的形式从激发态回到基态，这种现象称为分态，以光辐射的形式从激发态回到基态，这种现象称为分子发光，在此基础上建立起来的分析方法为分子发光分析子发光，在此基础上建立起来的分析方法为分子发光分析法。法。较高激发态较高激发态基基 态态吸收能吸收能量受激量受激光辐射光辐射退激退激分子在退激过程中以光辐射形式释放能量分子在退激过程中以光辐射形式释放能量5.1 概述概述一、分子发光分析法及其分类一、分子发光分析法及其分类2021/2/413 根据分
2、子受激时所吸收能源及辐射光的机理不同分根据分子受激时所吸收能源及辐射光的机理不同分为以下几类：为以下几类： 光致发光：以光致发光：以光源光源来激发而发光来激发而发光 化学发光：以化学发光：以化学反应能化学反应能激发而发光激发而发光化学发光分析化学发光分析法法 电致发光：以电致发光：以电能电能来激发而发光来激发而发光原子发射光谱法原子发射光谱法 生物发光：以生物发光：以生物体释放的能量生物体释放的能量激发而发光激发而发光荧光荧光荧光分析法荧光分析法磷光磷光磷光分析法磷光分析法2021/2/4141. 灵敏度高灵敏度高 荧光强度随激发光强度增强而增强（提高激发光强荧光强度随激发光强度增强而增强（提
3、高激发光强度，可提高荧光强度度，可提高荧光强度 采用高灵敏度的检测系统可大大提高灵敏度，采用高灵敏度的检测系统可大大提高灵敏度，检测限荧光分析法比分光光度法低检测限荧光分析法比分光光度法低24个数量级个数量级激发激发发射荧光发射荧光强强强强2021/2/4152. 选择性好选择性好 不同的物质用不同的光进行激发，选择不同的激发不同的物质用不同的光进行激发，选择不同的激发光波长光波长 不同的物质发射的荧光不同，选择不同的检测荧光不同的物质发射的荧光不同，选择不同的检测荧光波长波长 比较容易排除其它物质的干扰，选择性好比较容易排除其它物质的干扰，选择性好3. 实验方法简单实验方法简单4. 待测样品
4、用量少待测样品用量少；仪器价格适中；测定范围较广；仪器价格适中；测定范围较广 具发光强度可定量测定许多痕量的无机物和有机物，具发光强度可定量测定许多痕量的无机物和有机物，广泛应用在生物化学、分子生物学、免疫学及农牧广泛应用在生物化学、分子生物学、免疫学及农牧产品分析、卫生检疫等领域。产品分析、卫生检疫等领域。 荧光法比磷光法应用广泛，不如分光光度法荧光法比磷光法应用广泛，不如分光光度法2021/2/4165.2 分子荧光和磷光的基本原理分子荧光和磷光的基本原理一、荧光和磷光的产生一、荧光和磷光的产生 激发态分子在跃迁回到基态的过程中将多余的能激发态分子在跃迁回到基态的过程中将多余的能量以光子形
5、式辐射出来，这种现象称为量以光子形式辐射出来，这种现象称为“发光发光” 激发单重态：激发单重态：分子吸收能量后，在跃迁过程中不发生自分子吸收能量后，在跃迁过程中不发生自旋方向的变化。用旋方向的变化。用S0、S1、S2分别表示分子的基态、第分别表示分子的基态、第一和第二激发单重态。一和第二激发单重态。2021/2/417激发三重态：激发三重态：分子吸收能量后，在跃迁过程中伴随着电分子吸收能量后，在跃迁过程中伴随着电子自旋方向的变化。用子自旋方向的变化。用T1、T2分别表示分子第一和第二分别表示分子第一和第二激发三重态。激发三重态。2021/2/4181. 振动弛豫振动弛豫: 它是指在同一电子能级
6、上，电子由高振动能级转移它是指在同一电子能级上，电子由高振动能级转移至低振动能级的无辐射跃迁过程。至低振动能级的无辐射跃迁过程。2. 内转换内转换: 是指两个电子能级非常靠近以致其振动能级有重叠时，是指两个电子能级非常靠近以致其振动能级有重叠时，常发生电子由高能级转移至低能级的无辐射跃迂过程。常发生电子由高能级转移至低能级的无辐射跃迂过程。3. 系间跨越系间跨越: 不同多重态间的无辐射跃迁，同时伴随着受激电子不同多重态间的无辐射跃迁，同时伴随着受激电子自旋状态的改变，如自旋状态的改变，如S1T1。4. 外转换：激发分子通过与溶剂或其他溶质分子间的相互作用外转换：激发分子通过与溶剂或其他溶质分子
7、间的相互作用使能量转换，而使荧光或磷光强度减弱或消失的过程。这一现象使能量转换，而使荧光或磷光强度减弱或消失的过程。这一现象又称为又称为“熄灭熄灭”或或“淬灭淬灭”。2021/2/419S0S0S1S2T1 2吸吸光光内转换内转换系间跨跃系间跨跃 1吸吸光光 3荧荧光光外转换外转换 4磷磷光光振动驰豫振动驰豫2021/2/4110荧光发射：当分子处在单重态的最低振动能层时，荧光发射：当分子处在单重态的最低振动能层时，去激发过程是以去激发过程是以10-710-9s左右的时间内发射一个光左右的时间内发射一个光子回到基态。子回到基态。磷光发射：激发态分子经过系间跨跃到激发三重态磷光发射：激发态分子经
8、过系间跨跃到激发三重态后，并经过迅速的振动驰豫到达第一激发三重态后，并经过迅速的振动驰豫到达第一激发三重态（T1）的最低振动能级上，从）的最低振动能级上，从T1态分子经发射光子态分子经发射光子返回基态。返回基态。磷光的寿命比荧光的要长得多磷光的寿命比荧光的要长得多2021/2/4111 从图中看出从图中看出 磷磷 荧荧 激激 * 易产生荧光易产生荧光 n * 易产生磷光易产生磷光2021/2/4112二、激发光谱和发射光谱二、激发光谱和发射光谱 固定荧光的最大发射波长，然后改变激发光的波固定荧光的最大发射波长，然后改变激发光的波长，根据所测得的荧光强度与激发光波长的关系作图，长，根据所测得的荧
9、光强度与激发光波长的关系作图，得到激发光谱曲线。得到激发光谱曲线。 选择最大激发波长作为激发光波长，然后测定不选择最大激发波长作为激发光波长，然后测定不同发射波长时所发射的荧光或磷光强度，得到荧光或同发射波长时所发射的荧光或磷光强度，得到荧光或磷光光谱曲线。磷光光谱曲线。2021/2/41132021/2/4114三、分子荧光参数三、分子荧光参数1量子产率量子产率 又称荧光效率又称荧光效率 物质分子的荧光产率必然由激发态分子之活化物质分子的荧光产率必然由激发态分子之活化过程的各个相对速率决定：过程的各个相对速率决定：2021/2/41152荧光寿命荧光寿命 荧光寿命是指停止激发之后，荧光强度降
10、到最大强度的荧光寿命是指停止激发之后，荧光强度降到最大强度的1/e所需要的时间，常用所需要的时间，常用表示。表示。/0ttII eI0，It分别表示在时间分别表示在时间0和和t时的荧光强度。时的荧光强度。利用荧光寿命，可以进行荧光混合物分析。利用荧光寿命，可以进行荧光混合物分析。2021/2/4116 物质只有吸收了紫外可见光，产生物质只有吸收了紫外可见光，产生 * n *跃迁，跃迁，产生荧光产生荧光 *与与n *跃迁相比，摩尔吸收系数大，寿命短跃迁相比，摩尔吸收系数大，寿命短 *跃迁常产生较强的荧光，跃迁常产生较强的荧光， n *跃迁产生的荧跃迁产生的荧光弱，但可产生系间窜跃，产生更强的磷光
11、光弱，但可产生系间窜跃，产生更强的磷光 一般情况，一般情况，有机芳香族化合物及金属离子配合物有机芳香族化合物及金属离子配合物是最是最强最有用的荧光体强最有用的荧光体三、荧光与分子结构的关系三、荧光与分子结构的关系2021/2/4117 具有共轭体系的芳环或杂环化合物，具有共轭体系的芳环或杂环化合物， 电子共轭程度越大，电子共轭程度越大，越易产生荧光越易产生荧光; 环越多，共轭程度越大，产生荧光波长越长，环越多，共轭程度越大，产生荧光波长越长，发射的荧光强度越强发射的荧光强度越强 0.11 205 278 0.29 286 3100.46 365 400苯苯萘萘蒽蒽 350菲菲线状环结构比非线状
12、线状环结构比非线状结构的荧光波长长结构的荧光波长长1. 共轭体系共轭体系有较强的荧光有较强的荧光2021/2/4118 芳香族化合物因具有共轭的不饱和体系，多数能发芳香族化合物因具有共轭的不饱和体系，多数能发生荧光生荧光 多环芳烃是重要的环境污染物，可用荧光法测定多环芳烃是重要的环境污染物，可用荧光法测定 3，4 - 苯并苯并芘是强致癌物芘是强致癌物2021/2/4119 具有强荧光的分子多数有刚性平面结构具有强荧光的分子多数有刚性平面结构ocoo-oo-coo-oo-荧光素：氧桥把两荧光素：氧桥把两个环固定在一个平个环固定在一个平面上，具有平面结面上，具有平面结构，强荧光物质构，强荧光物质酚
13、酞：无氧桥把两酚酞：无氧桥把两个环固定，不能很个环固定，不能很好的共平面，为非好的共平面，为非荧光物质荧光物质2021/2/4120反式：平面构型 强荧光体顺式：非平面构型 非荧光体C=CHHC=CHH2021/2/4121 大多数无机盐类金属离子，不能产生荧光，但某些螯合物大多数无机盐类金属离子，不能产生荧光，但某些螯合物都能产生很强的荧光，可用于痕量金属离子的测定都能产生很强的荧光，可用于痕量金属离子的测定 不少有机配体是弱荧光体不少有机配体是弱荧光体 或不发荧光，但与或不发荧光，但与Mn+形成螯合形成螯合物后变为平面构型，就会使荧光加强或产生荧光物后变为平面构型，就会使荧光加强或产生荧光
14、 例：例：8-羟基喹啉为弱荧光体，与羟基喹啉为弱荧光体，与Mn+ Al3+、Mg2+形成螯形成螯合物后，能形成刚性结构，荧光加强合物后，能形成刚性结构，荧光加强NOHNOHM2021/2/4122 对荧光物质的荧光特征和强度也有很大影响。分成三类：对荧光物质的荧光特征和强度也有很大影响。分成三类：（1 1）增强荧光的取代基增强荧光的取代基 有有 -OH、-OR、 -NH2、 -NHR、-NR2等给电子基团等给电子基团 由于基团的由于基团的 n 电子（孤对电子）的电子云与苯环上的电子（孤对电子）的电子云与苯环上的 轨道轨道平行，共享了共轭平行，共享了共轭 电子，扩大了共轭体系，使荧光波长长移，电
15、子，扩大了共轭体系，使荧光波长长移，荧光强度增强荧光强度增强2021/2/4123（2 2）减弱荧光的取代基减弱荧光的取代基 -COOH 、 -NO2 、-COOR 、 -NO、-SH 吸电子基团吸电子基团, 使荧光波长短移，荧光强度减弱使荧光波长短移，荧光强度减弱（3 3）影响不明显的取代基影响不明显的取代基 -NH3+、-R、- SO3H等等 (4) 芳环上被芳环上被F、Cl、Br、I 取代后，使系间窜跃加强，磷光增取代后，使系间窜跃加强，磷光增强，荧光减弱。其荧光强度随卤素原子量增加而减弱，磷光强，荧光减弱。其荧光强度随卤素原子量增加而减弱，磷光相应增强，这种效应为重原子效应。相应增强，
16、这种效应为重原子效应。 (5) 取代基位置取代基位置 对位、邻位取代增强荧光，间位取代抑制对位、邻位取代增强荧光，间位取代抑制荧光。荧光。2021/2/4124 1. 溶剂的影响溶剂的影响 同一荧光物质在不同的溶剂中可能表现出不同的荧光性同一荧光物质在不同的溶剂中可能表现出不同的荧光性质，一般来说，溶剂的极性增强，荧光波长长移，荧光强度增大质，一般来说，溶剂的极性增强，荧光波长长移，荧光强度增大 2. 温度的影响温度的影响低温下测定，提高灵敏度低温下测定，提高灵敏度 因为辐射跃迁的速率基本不随温度变，而非辐射跃迁随温因为辐射跃迁的速率基本不随温度变，而非辐射跃迁随温度升高显著增大。大多数荧光物
17、质都随溶液温度升高荧光效率度升高显著增大。大多数荧光物质都随溶液温度升高荧光效率下降，荧光强度减弱。下降，荧光强度减弱。 温度对磷光影响更大温度对磷光影响更大2021/2/4125 大多数含有酸性或碱性基团的芳香族化合物的荧光性质受大多数含有酸性或碱性基团的芳香族化合物的荧光性质受溶液溶液pH的影响很大。的影响很大。 共轭酸碱对是具有不同荧光性质的两种型体，具有各自的共轭酸碱对是具有不同荧光性质的两种型体，具有各自的荧光效率和荧光波长。荧光效率和荧光波长。OHO_OHH+_例：例： 苯酚苯酚离子化后，离子化后，荧光消失荧光消失pH1有有荧光荧光pH13无荧光无荧光2021/2/4126 但两个
18、苯环相连的化合物，又表现出相反的性质，但两个苯环相连的化合物，又表现出相反的性质，分子形式无荧光，离子化后显荧光分子形式无荧光，离子化后显荧光例：例： 苯酚苯酚有荧光有荧光无荧光无荧光OHO_另外，表面活性剂也会影响荧光强度和特性。另外，表面活性剂也会影响荧光强度和特性。2021/2/41274. 荧光猝灭（荧光熄灭）荧光猝灭（荧光熄灭）荧光物质分子与溶剂分子或其他溶质分子的相互作用引起荧光物质分子与溶剂分子或其他溶质分子的相互作用引起荧光强度降低的现象。荧光强度降低的现象。使荧光强度降低的物质称为荧光猝灭剂使荧光强度降低的物质称为荧光猝灭剂(i)碰撞熄灭碰撞熄灭 碰撞熄灭是荧光熄灭的主要原因
19、。它是指处于激碰撞熄灭是荧光熄灭的主要原因。它是指处于激发单重态的荧光分子发单重态的荧光分子M*与熄灭剂与熄灭剂Q相互碰撞后，激发态分子以相互碰撞后，激发态分子以无辐射跃迁的方式返回基态，产生熄灭作用。无辐射跃迁的方式返回基态，产生熄灭作用。碰撞熄灭将随温度的升高而增加；将随溶液黏度的减小而增大。碰撞熄灭将随温度的升高而增加；将随溶液黏度的减小而增大。2021/2/4128 （）能量转移）能量转移 它是指处于激发单重态的荧光分子它是指处于激发单重态的荧光分子M*与熄灭与熄灭剂相互作用后，发生能量转移，使熄灭剂得到激发，其反应如下剂相互作用后，发生能量转移，使熄灭剂得到激发，其反应如下() 组成
20、化合物的熄灭组成化合物的熄灭 它是指熄灭剂和荧光分子在基态时发生它是指熄灭剂和荧光分子在基态时发生配合反应，生成不发荧光的配合物。配合反应，生成不发荧光的配合物。2021/2/4129() 自熄灭和自吸收自熄灭和自吸收 当荧光物质浓度较大时，常会发生自当荧光物质浓度较大时，常会发生自熄灭现象，这可能由于激发态分子之间的碰撞引起能量损失。熄灭现象，这可能由于激发态分子之间的碰撞引起能量损失。假如荧光物质的吸收光谱和发射光谱有较大的重叠，由荧光假如荧光物质的吸收光谱和发射光谱有较大的重叠，由荧光物质发射的荧光，有一部分可能会被它自身的基态分子所吸物质发射的荧光，有一部分可能会被它自身的基态分子所吸
21、收，这种现象称为自吸收。随荧光物质浓度的增加，自吸收收，这种现象称为自吸收。随荧光物质浓度的增加，自吸收现象将会加剧。现象将会加剧。2021/2/4130 用强度为用强度为I0的入射光，照射到液池内的荧光物质时，产生荧光，的入射光，照射到液池内的荧光物质时，产生荧光，荧光强度荧光强度If 用仪器测得，在荧光浓度很稀用仪器测得，在荧光浓度很稀 (A0.05)时，荧光时，荧光物质发射的荧光强度物质发射的荧光强度If 与浓度有下面的关系与浓度有下面的关系 If = f Ia= f （I0- I ）荧光池荧光强度检测器IIA0lg将上式展开! 3)3 . 2(! 2)3 . 2(3 . 2320AAA
22、IIff2021/2/4131! 3)3 . 2(! 2)3 . 2(3 . 2320AAAIIff 当当A0.05时，方括号中其它各项与第一项相比可忽略不计，时，方括号中其它各项与第一项相比可忽略不计，上式简化上式简化 If = 2.3 f I0A =2.3 f I0 bc当当A0.05时，时，2021/2/4132 荧光强度与物质浓度呈线形关系，荧光强度与物质浓度呈线形关系，If=KC只有在浓只有在浓度低时使用，荧光物质测定的是微量或痕量组分，度低时使用，荧光物质测定的是微量或痕量组分，灵敏度高。灵敏度高。 浓度高时，浓度高时， If与与C不呈线形关系，有时不呈线形关系，有时C增大，增大，
23、 If反而降低因为公式反而降低因为公式 中后面影响，有时发生荧光中后面影响，有时发生荧光猝灭效应。猝灭效应。2021/2/4133（一）荧光分析仪器（一）荧光分析仪器主要由光源、单色器、液槽、主要由光源、单色器、液槽、检测器和显示器组成检测器和显示器组成光源光源第一单色器第一单色器液池池第二单色器第二单色器检测器检测器放大器及记录器放大器及记录器与分光光度计有两点不同与分光光度计有两点不同两个单色器两个单色器检测器与激发光互成直角检测器与激发光互成直角5.3 荧光和磷光分析仪荧光和磷光分析仪2021/2/4134 激发光源一般要求比吸收测量中的光源有更大的激发光源一般要求比吸收测量中的光源有更
24、大的发射强度；适用波长范围宽发射强度；适用波长范围宽 荧光光度计中常用高压汞灯和氙弧灯荧光光度计中常用高压汞灯和氙弧灯应用最广泛的一种光应用最广泛的一种光源，可发射源，可发射250800nm很强的连续光源很强的连续光源2021/2/4135 大多数荧光光度计一般采用两个光栅单色器，有较高的分辨大多数荧光光度计一般采用两个光栅单色器，有较高的分辨率，能扫描图谱，既可获得激发光谱，又可获得荧光光谱率，能扫描图谱，既可获得激发光谱，又可获得荧光光谱 第一单色器作用第一单色器作用：分离出所需要的激发光，选择最佳激发：分离出所需要的激发光，选择最佳激发波长波长 ex ，用此激发光激发液池内的荧光物质，用
25、此激发光激发液池内的荧光物质 ex。 第二单色器作用第二单色器作用：滤掉一些杂散光和杂质所发射的干扰光，：滤掉一些杂散光和杂质所发射的干扰光，用来选择测定用的荧光波长用来选择测定用的荧光波长 em。 在选定的在选定的 em 下测定荧光下测定荧光强度，定量分析。强度，定量分析。2021/2/4136 盛放测定溶液，通常是石英材料的方形池，四面都透光，只能盛放测定溶液，通常是石英材料的方形池，四面都透光，只能用手拿棱或最上边。用手拿棱或最上边。4、检测器、检测器 把光信号转化成电信号把光信号转化成电信号, 放大放大, 直接转成荧光强度直接转成荧光强度 荧光的强度一般较弱，要求检测器有较高的灵敏度，
26、荧光光度荧光的强度一般较弱，要求检测器有较高的灵敏度，荧光光度计采用光电倍增管。计采用光电倍增管。 荧光分析比吸收光度法具有高得多的灵敏度，是因为荧光强度荧光分析比吸收光度法具有高得多的灵敏度，是因为荧光强度与激发光强度成正比，提高激发光强度可与激发光强度成正比，提高激发光强度可 大大提高荧光强度大大提高荧光强度2021/2/4137 与荧光分析仪器相似，主要差异如下：与荧光分析仪器相似，主要差异如下：1. 1. 试样室试样室 试样需在液氮温度（试样需在液氮温度（77K，-196）下测定低温磷光（将液池）下测定低温磷光（将液池放在盛放液氮的杜瓦瓶内）放在盛放液氮的杜瓦瓶内） 固体表面室温磷光分
27、析需特制试样室固体表面室温磷光分析需特制试样室2. 2. 磷光镜磷光镜 有些物质既可产生荧光，又能产生磷光。用机械切光装置有些物质既可产生荧光，又能产生磷光。用机械切光装置磷光镜区别荧光和磷光。利用荧光寿命短，磷光寿命长消除荧磷光镜区别荧光和磷光。利用荧光寿命短，磷光寿命长消除荧光干扰。光干扰。2021/2/4138（一）定量分析方法（一）定量分析方法 定量分析依据定量分析依据 If = KC Ip = KC1. 标准曲线法标准曲线法最常用的定量分析方法最常用的定量分析方法将已知量的标准物质与试样在相同条件下处理，配制一系将已知量的标准物质与试样在相同条件下处理，配制一系列标准液，测定它们的相
28、对发光强度。列标准液，测定它们的相对发光强度。以相对荧光强度为纵坐标，以标准溶液的浓度为横坐标以相对荧光强度为纵坐标，以标准溶液的浓度为横坐标5.4 荧光和磷光分析及其应用荧光和磷光分析及其应用2021/2/4139 把荧光猝灭用在定量分析上，具有较高的灵敏度和选择性把荧光猝灭用在定量分析上，具有较高的灵敏度和选择性 若荧光物质若荧光物质 M 与猝灭剂与猝灭剂 Q 生成不发荧光的基态配合物生成不发荧光的基态配合物MQ M + Q = MQ（非荧光物质）（非荧光物质）经推导得出：经推导得出：)(1QCKIIf后前猝灭剂加入前猝灭剂加入前的荧光强度的荧光强度猝灭剂加入后试猝灭剂加入后试液的荧光强度
29、液的荧光强度常数常数猝灭剂浓度猝灭剂浓度)()()(QCMCMQCKf2021/2/4140 与标准曲线法相似，对一定浓度的荧光体系，分别加入一系与标准曲线法相似，对一定浓度的荧光体系，分别加入一系列不同量的猝灭剂列不同量的猝灭剂 Q ，配成一个荧光物质，配成一个荧光物质猝灭剂体系，然猝灭剂体系，然后在相同条件下测定它们的荧光强度，得一曲线后在相同条件下测定它们的荧光强度，得一曲线 取相同荧光物质取相同荧光物质 CM CM CM CM CM 加不同量加不同量Q CQ0 CQ1 CQ2 CQ3 CQx (CQ0 =0) 测测 If I前前 I后后1 I后后2 I后后3 I后后 x 计算计算 I前
30、前/I后后 I前前/I后后1 I前前/I后后2 I前前/I后后3 I前前/I后后x 2021/2/4141 如果试样数量不多，可用比较法进行测量如果试样数量不多，可用比较法进行测量 配一标准溶液浓度为配一标准溶液浓度为Cs， Cs与未知液浓度与未知液浓度Cx相近，并在相近，并在相同条件下测定它们的荧光强度相同条件下测定它们的荧光强度 未知液未知液 If x = KCx 标准液标准液 If s = KCs 比较比较CsCxIIfsfx00ffsffxfsfxIIIICsIICsCx荧光强度减去空白后若有试剂空白，测得的2021/2/4142(1) (1) 如果两组分的荧光峰相互不干扰如果两组分的
31、荧光峰相互不干扰, ,可直接可直接测定测定 可分别在各自的可分别在各自的 荧荧波长处测定波长处测定, ,求出它们的求出它们的含量含量(2) (2) 如果两组分的荧光峰相互干扰如果两组分的荧光峰相互干扰, ,但激发光但激发光谱有显著区别谱有显著区别, ,在某一激发光下一个组分产在某一激发光下一个组分产生荧光峰生荧光峰, ,另一组分不产生荧光另一组分不产生荧光; ; 可选用不同的激发光进行测定可选用不同的激发光进行测定2021/2/4143Al3+8-羟基喹啉配合物的氯仿溶液羟基喹啉配合物的氯仿溶液 ex =365nm em=520nmGa3+8-羟基喹啉配合物的氯仿溶液羟基喹啉配合物的氯仿溶液
32、ex =436nm em=520nm 365nm激发光，激发光， Al3+的配合物产生荧光，而的配合物产生荧光，而Ga3+配合物不产配合物不产生荧光，无荧光峰；生荧光，无荧光峰； 436nm激发光，激发光， Ga3+ 的配合物产生荧光，而的配合物产生荧光，而Al3+配合物不产配合物不产生荧光，无荧光峰生荧光，无荧光峰 在在365nm条件下激发，条件下激发，520nm处测处测Al3+8-羟基喹啉配合物，羟基喹啉配合物，在在436nm条件下激发，条件下激发，520nm处测处测Ga3+8-羟基喹啉配合物羟基喹啉配合物2021/2/4144 利用荧光强度的加和性（F=F1+F2+F3+），在适宜的荧光
33、波长处测定，用联立方程来求解例：硫胺荧例：硫胺荧 C CT T ex =385nm em=435nm 吡啶硫胺荧吡啶硫胺荧C CP P ex =410nm em=480nm相互干扰荧相互干扰荧光光谱重叠光光谱重叠2021/2/4145 在在385或或410nm下激发，在下激发，在435和和480nm下分别下分别测荧光强度测荧光强度硫胺素浓度吡啶硫胺素浓度 =KCK: 纯物质在选定波长下测 ,求K2021/2/4146 荧光分析法具有灵敏度高、取样量少等优点荧光分析法具有灵敏度高、取样量少等优点1. 无机化合物的分析无机化合物的分析 无机化合物中，能直接产生荧光并应用于测定的为数不多，但无机化合
34、物中，能直接产生荧光并应用于测定的为数不多，但与有机化合物生成发荧光的有机配合物后，进行荧光分析的元与有机化合物生成发荧光的有机配合物后，进行荧光分析的元素达素达70多种，其中较常采用荧光法测定的元素有：多种，其中较常采用荧光法测定的元素有：Be、Al、B、Ga、Se、Mg、Zn、Cd及某些稀土元素及某些稀土元素2021/2/4147 脂肪族有机化合物的分子结构较为简单，本身能发荧脂肪族有机化合物的分子结构较为简单，本身能发荧光的很少，一般需要与某些试剂反应后才能进行荧光光的很少，一般需要与某些试剂反应后才能进行荧光分析分析 芳香族化合物因具有共轭的不饱和体系，多数能发荧芳香族化合物因具有共轭
35、的不饱和体系，多数能发荧光；可直接用荧光法测定。对于具有致癌活性的多环光；可直接用荧光法测定。对于具有致癌活性的多环芳烃芳烃荧光分析法是最主要的测定方法荧光分析法是最主要的测定方法2021/2/4148 为提高测定的灵敏度，有时也将芳香族化合物与为提高测定的灵敏度，有时也将芳香族化合物与适当试剂反应之后进行测定适当试剂反应之后进行测定 可测定结构复杂的大量有机物质，如：各种维生可测定结构复杂的大量有机物质，如：各种维生素、叶绿素、氨基酸、蛋白质、酶和辅酶以及各素、叶绿素、氨基酸、蛋白质、酶和辅酶以及各种药物、毒物和农药等种药物、毒物和农药等2021/2/4149 3，4 苯并芘为强致癌物质苯并
36、芘为强致癌物质2021/2/4150 又称核黄素，是一种生长促进又称核黄素，是一种生长促进剂，常存在于动物肝脏、肉类、蛋剂，常存在于动物肝脏、肉类、蛋黄、豆类、花生、蘑菇和海藻中，黄、豆类、花生、蘑菇和海藻中， VB2易溶于强酸或强碱性溶液。易溶于强酸或强碱性溶液。 在低浓度情况下，在低浓度情况下，I= KC，I与与C呈呈线性关系，在线性关系，在pH67荧光最强荧光最强 在在430440nm蓝光照射下，发出蓝光照射下，发出绿色荧光，绿色荧光， em = 535 nm下测下测 I ，用标准曲线法测定用标准曲线法测定CHHOHOHONNNNHCHCHCH OHCH22OOH CH C33缺缺VB2
37、会得口角炎、舌炎、会得口角炎、舌炎、唇炎、脂溢性皮唇炎、脂溢性皮维生素维生素B22021/2/4151 能产生磷光的物质数量很少，磷光分析不及荧光能产生磷光的物质数量很少，磷光分析不及荧光分析普遍，但磷光分析法已在药物分析、临床及分析普遍，但磷光分析法已在药物分析、临床及环境分析领域得到一定的应用。环境分析领域得到一定的应用。 低温磷光分析已应用在萘、蒽、菲、芘、苯并芘低温磷光分析已应用在萘、蒽、菲、芘、苯并芘等多环芳烃及含等多环芳烃及含O、S、N的杂环化合物分析的杂环化合物分析 固体表面室温磷光分析法已成为多环芳烃和杂环固体表面室温磷光分析法已成为多环芳烃和杂环化合物的快速、灵敏的分析手段。
38、化合物的快速、灵敏的分析手段。2021/2/4152一、概述一、概述 化学发光是利用化学反应所产生的能量，使其中一种产物化学发光是利用化学反应所产生的能量，使其中一种产物的分子的电子被激发成激发态分子，当其返回基态时发射的分子的电子被激发成激发态分子，当其返回基态时发射一定波长的光而建立的分析方法。一定波长的光而建立的分析方法。 化学发光与荧光的主要区别：受激发时所需的化学发光与荧光的主要区别：受激发时所需的能量来源能量来源不不同，需要化学反应过程中所提供的化学能同，需要化学反应过程中所提供的化学能2021/2/4153 灵敏度高灵敏度高例：用荧光素酶和三磷酸腺苷例：用荧光素酶和三磷酸腺苷AT
39、P的化学发光的化学发光反应，可测定低至反应，可测定低至210-17 molL-1 ATP 线性范围宽线性范围宽一般有一般有56个数量级个数量级 仪器设备简单，成本低廉仪器设备简单，成本低廉 分析速度快，易实现自动化分析速度快，易实现自动化 局限性：可供发光用的试剂有限局限性：可供发光用的试剂有限 发光机理有待进一步研究发光机理有待进一步研究2021/2/4154（一）化学发光反应的基本条件（一）化学发光反应的基本条件 发光反应必须满足以下条件发光反应必须满足以下条件1. 化学反应必须产生足够的化学能化学反应必须产生足够的化学能 化学发光基于化学反应提供足够的能量。化学发光基于化学反应提供足够的
40、能量。 在可见光区观察化学发光，需在可见光区观察化学发光，需170300kJmol-1激发能，具激发能，具有有过氧化物中间产物的氧化还原反应过氧化物中间产物的氧化还原反应可满足要求，化学反可满足要求，化学反应多是在有应多是在有O3、H2O2等参加的高能反应中。等参加的高能反应中。2. 处于激发态分子能够以辐射跃迁的方式返回基态。处于激发态分子能够以辐射跃迁的方式返回基态。2021/2/4155 化学发光效率化学发光效率 CL激发态分子数发射的光子数参加反应的分子数激发态分子数参加反应的分子数发射的光子数frCL激发态分子的化学效率激发态分子的发光效率取决于发光所依据的化学反应本身取决于发光所依
41、据的化学反应本身2021/2/4156 具有高效率的化学发光是生物体中亦称生物发光。如：具有高效率的化学发光是生物体中亦称生物发光。如：萤火虫发光反应的效率几乎接近萤火虫发光反应的效率几乎接近100%。非生物体的。非生物体的化学发光效率一般不超过化学发光效率一般不超过1% 化学发光强度化学发光强度 ICL（t）与反应速度、化学发光效率有）与反应速度、化学发光效率有如下关系如下关系dtdctICLCL)(对下列化学发光反应对下列化学发光反应 A +B C* +D C + h2021/2/4157 A + B C* +D A为待测物质，为待测物质，C为发光物质，当反应物为发光物质，当反应物B的浓度
42、远远过量的浓度远远过量于待测物浓度时，于待测物浓度时，B的浓度可认为是常数。因此，发光反的浓度可认为是常数。因此，发光反应可视为一级反应应可视为一级反应Ackdtdc1nt 时刻的发光强度与该时刻的分析物浓度成正比时刻的发光强度与该时刻的分析物浓度成正比n化学发光总强度与分析物浓度呈线性关系。常用发光总强度化学发光总强度与分析物浓度呈线性关系。常用发光总强度来定量分析来定量分析ACLCLCLcdtdtdcdtIS发光总强度发光总强度ACLCLCLckdtdctI1)(2021/2/41581. 液相化学发光液相化学发光研究和应用的比较广泛的有鲁米诺（研究和应用的比较广泛的有鲁米诺（Lumino
43、l）光）光泽精、没食子酸、洛粉碱、过氧草酸盐等。泽精、没食子酸、洛粉碱、过氧草酸盐等。 鲁米诺是最常用的发光试剂鲁米诺是最常用的发光试剂，它可以测定，它可以测定Cl2、HOCl、OCl-、H2O2、O2和和NO2，产生化学发光反应时量子，产生化学发光反应时量子效率为效率为0.010.05 鲁米诺（鲁米诺（3 氨基苯二甲酰环肼）在碱性溶液中和氨基苯二甲酰环肼）在碱性溶液中和H2O2等氧化剂反应生成最大波长为等氧化剂反应生成最大波长为425 nm的光辐射的光辐射2021/2/4159NHNHOONH22NHCOOCOO*OH-COOCOONH2+hv氧化剂氧化剂425 nm 反应产生的化学能被产物
44、氨基邻苯二甲酸根反应产生的化学能被产物氨基邻苯二甲酸根吸收，处于激发状态，返回基态时发射荧光吸收，处于激发状态，返回基态时发射荧光 可检测低至可检测低至10-9 molL-1 的的H2O22021/2/4160 鲁米诺鲁米诺H2O2的化学反应，可以被一些痕量的过渡的化学反应，可以被一些痕量的过渡金属元素所催化，使发出的光大大增强，由此可金属元素所催化，使发出的光大大增强，由此可测定测定Co（）,Cu（）, Ni（）, Cr（），），Fe（ ），），Ag（），），Au（ ），），Mn () ，Hg（ ）Os（ ），），Ru（），），V（），），Ir（）等金属离子，检测限由）等金属离子，检测限由0
45、.0140 gmL-1不等不等 利用鲁米诺发光体系可以测定利用鲁米诺发光体系可以测定50余种元素和大量余种元素和大量有机和无机化合物，灵敏度都比较高有机和无机化合物，灵敏度都比较高 鲁米诺化学发光体系还可用于许多生化反应研究，鲁米诺化学发光体系还可用于许多生化反应研究，常常涉及到常常涉及到H2O2的产生或的产生或H2O2参加反应参加反应2021/2/4161广泛应用于大气污染监测、可监测空气中的广泛应用于大气污染监测、可监测空气中的O3；NO、NO2；SO2；H2S；CO；乙烯等。；乙烯等。 在气相中在气相中O3能氧化能氧化NO、乙烯等产生化学发光，原子氧也、乙烯等产生化学发光，原子氧也能氧化
46、能氧化NO、SO2、CO等产生化学发光等产生化学发光 例：例： NO + O3 NO2* + O2 NO2* NO2 +h （ 600nm） 常温下产生化学发光，灵敏度可达常温下产生化学发光，灵敏度可达1ngmL-1测定范围测定范围0.0110000 gmL-1 CO + O（原子氧）（原子氧） CO2* CO2* CO2 +h （ =300500nm） 灵敏度为灵敏度为1ngmL-12021/2/4162 气相化学发光反应主要用于某些气体的监测，有专用的监气相化学发光反应主要用于某些气体的监测，有专用的监测仪。主要讨论的是液相发光分析仪器测仪。主要讨论的是液相发光分析仪器 按进样方式分立取样
47、式和流动注射式化学发光仪按进样方式分立取样式和流动注射式化学发光仪1. 分立取样式分立取样式是一种在静态下测量发光信号的装置，它利用移液管或是一种在静态下测量发光信号的装置，它利用移液管或注射器取一定量的试剂与试样加入发光反应池中混合，或注射器取一定量的试剂与试样加入发光反应池中混合，或把试剂与试样加入贮液管中，开启塞子使溶液流入反应池把试剂与试样加入贮液管中，开启塞子使溶液流入反应池中混合，化学发光反应立即发生，发光信号通过光电倍增中混合，化学发光反应立即发生，发光信号通过光电倍增管检测，记录下发光强度。根据发光峰面积的积分值或峰管检测，记录下发光强度。根据发光峰面积的积分值或峰高进行定量分
48、析高进行定量分析 仪器具有设备简单，造价低，体积小，灵敏度高等优点仪器具有设备简单，造价低，体积小，灵敏度高等优点 缺点：手工进样重复性差，测定精密度不高；难以实现自缺点：手工进样重复性差，测定精密度不高；难以实现自动化，分析效率低动化，分析效率低2021/2/41632021/2/4164是动态测量法，试液和试剂通过蠕动泵是动态测量法，试液和试剂通过蠕动泵传送，并在流动中进样混合，恰好流动至传送，并在流动中进样混合，恰好流动至盘管中反应发光，流动注射式发光分析的盘管中反应发光，流动注射式发光分析的自动化程度、精密度和准确度都比较高，自动化程度、精密度和准确度都比较高，分析速度快，适用于批量试样的测定分析速度快，适用于批量试样的测定2021/2/41652021/2/41662020/11/567谢谢观赏！
