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1、第第六六章章 荧光分光光度法荧光分光光度法 l基本要求:了解荧光光谱法的基本原理和应用特点。了解荧光分光光度计的组成以及特点。掌握荧光光谱法的定量分析方法。了解影响荧光强度的因素。第一节第一节 概论概论 回顾:四大类电化学分析法光学分析法色谱分析法其它分析方法 原子光谱法 分子光谱法 X射线光谱法 核磁波谱法 紫外-可见光分光光度法 荧光分光光度法红外吸收光谱法 拉曼光谱法 一、应用:一、应用:1.定量分析 能产生荧光 或能形成荧光配合物的物质。2.简单定性 回答“是不是”。二、特点:二、特点:灵敏度高,比吸收光谱法高10104倍。ppb选择性比吸收光谱法好。第二节第二节 基本原理基本原理 一
2、、分子荧光的产生一、分子荧光的产生 物质吸收光辐射 价电子从基态跃到激发态,然后再回到基态 释放能量以热能的形式。以光辐射的形式。以光辐射形式释放能量时,发射荧光。这种现象称为光致发光。荧光磷光无辐射跃迁激发态亚稳态(三重态)基态 最常见的光致发光:荧光和磷光。两者发光机理不同,寿命不同。荧光寿命10-910-6秒,磷光寿命10-310秒。荧光可由激发态的分子产生,也可由激发态的原子产生,本章介绍分子荧光。由于荧光的产生由价电子引起,所以,荧光光谱属于电子光谱,其波长范围位于:紫外光区和可见光区。二、激发光谱和发射光谱二、激发光谱和发射光谱 激发光谱激发光谱 固定荧光波长,以激发光波长对荧光强
3、度(F)所作的光谱曲线。300350400(nm)F【例】硫酸奎宁(0.1mol/L硫酸溶液)的激发光谱。发射光谱发射光谱 固定激发光波长,以荧光波长对荧光强度F所作的光谱曲线。300350400(nm)F【例】蒽(乙醇溶液)的发射光谱。三、分子荧光与分子结构的关系三、分子荧光与分子结构的关系 分子要产生荧光,首先要能吸收紫外光或可见光。能产生荧光的分子具有的结构特点:共轭双键刚性平面多环结构【例】芴具有刚性平面,产生的荧光比联二苯强。四、荧光强度与浓度的关系四、荧光强度与浓度的关系:量子效率,发射光量子与吸收光量子之比。I0:入射光强度:摩尔吸光系数 b:光程 c:浓度0bc公式成立前提条件
4、:bc 即:当试样浓度较低时(c0.05/b),C与F方成线性。(如果浓度过高,分子碰撞机会增大,而产生无辐射去激活,造成线性偏离。)第三节第三节 荧光分光光度计荧光分光光度计 一、基本结构示意图一、基本结构示意图 特点:1 光源方向与检测方向成直角;2 二个单色器。显示器检测器荧光单色器样品池激发光单色器光源二、主要部件及功能二、主要部件及功能 1光源光源高压汞蒸气灯,氙灯。能提供紫外光和可见光,光强度比紫外-可见光分光光度计光源大得多。2激发光单色器激发光单色器作用:提供单波长的激发光。色散元件:棱镜或光栅。出射狭缝宽度可调。3样品池样品池须用石英材料制成。4荧光单色器荧光单色器将样品池中
5、的散射光、反射光、杂质荧光等滤掉,只让荧光通过。出射狭缝宽度可调。5检测器检测器光电转换元件,测定荧光的强度。检测方向与激发光方向垂直:在垂直方向上没有透过光的干扰。由于荧光的强度较弱,一般以光电倍增管作检测器。第四节第四节 定量分析定量分析 一、定量方法一、定量方法 一般采用工作直线法。作CF直线。FC配制一系列待测成分的标准溶液 C1 C2 C3 C4 C5测出相应的荧光强度 F1 F2 F3 F4 F5建立工作直线(F C)作图法 回归法测量待测样品,得F样 从工作直线上找到待测成分的浓度C样 由回归方程计算出C样二、影响荧光强度测定的因素二、影响荧光强度测定的因素 1激发光照射激发光照
6、射有一些荧光物质若受到强光照射,会发生分解而导致F。所以,荧光分光光度计通常在激发光单色器后装配有光闸,在测定时才打开光闸让激发光照射样品池。2温度温度温度,荧光效率下降,F。(因为,温度,增加分子间碰撞机会而使能量消耗掉。)4溶剂溶剂 有些溶剂会使荧光效率下降,也可能带来干扰荧光。苯胺pH712时,发兰色荧光。pH2或PH13时,无荧光。【例】所以,有时需要pH缓冲液控制pH值在适当范围内。3pH值值 pH值能改变某些荧光物质的电子构型从而影响荧光强度。l灵敏度高。可高达ppb级(10-9),甚至ppt级(10-12)。l选择性好,与能产生荧光的物质少有关。三、定量分析的特点及应用三、定量分析的特点及应用 思考题一、概念l(荧光)激发光谱l(荧光)发射光谱二、问答题l试述分子荧光产生的过程。l试述分子荧光强度与浓度的关系式,并说明公式成立的前提条件及原因。l分别说明荧光分光光度计两个单色器的作用,以及将光路设计成直角方向的原因。l为什么可见光分光光度计的光路是直线方向,而荧光分光光度计的光路是直角方向?荧光分析的激发光谱和发射光谱分别提供了哪些定量分析信息?核黄素的激发光谱(实线)和发射光谱(虚线)如图所示,对核黄素进行荧光定量分析时,最佳的激发光波长和荧光波长各为多少?为什么?