化学发光原理及应用教学课件.ppt

化学发光原理及其应用 主要内容 化学发光基本原理 化学发光分析方法 常见化学发光体系及其分析应用 Part I. 化学发光基本原理 2. 化学发光光谱 化学发光光谱与发光体的荧光发射光谱具有对应关系 鲁米诺化学发光体系 吖啶酯类化学发光体系 过氧化草酸酯类化学发光体系 无机物化学发光体系 碱性高碘酸钾 酸性高锰酸钾 酸性硫酸铈 稀土配合物(中性) 其他化学发光体系 臭氧法测定N的氧化物 * * 一、化学发光原理：伴随化学反应的光发射现象 某些物质在进行化学反应过程中，由于吸收了反应产生的化学能而被激发，从激发态返回基态时，发射出一定波长的光，这种吸收化学能使分子发光的过程称为化学发光(chemiluminescence) 。 化学发光反应存在于生物体(萤火虫、海洋发光生物)中，称生物发光(bioluminescence)。 生物发光的本质是化学发光 1877年 洛粉碱CL 1905年 洛粉碱类似物 1928年 鲁米诺 1935年 光泽精 1960s PMT 出现 发现许多有机反应可产生CL 生物体化学发光现象的研究起源于古代，但是，直到十九世纪末，这种现象与简单的有机反应相联系才得到解释。 化学反应 -?G 化学发光h? 荧光产生的原理 入射光(h?1)激发下的光发射现象 化学发光的原理 化学反应释放的能量(-?G)使基态物质被激发而产生的后续光发射现象 入射光h?1 荧光h?2 磷光h?3 1. 化学发光对应的能级跃迁 化学发光包含化学反应、能量传递以及后续激发态弛豫(与荧光一致)三个过程 化学发光光谱中避免了激发光源的干扰 二、化学发光反应发生的条件 化学反应是放热反应。 化学反应的自由能的变化与发光波长的关系: –?G ? h? / ?ex ? 2.857 × 10 – 4 千卡 / ?ex 摩尔 400~750nm的可见光发射时所需要的?G 的数值应在38~71千卡(170～300 kJ/mol)之间。 必须存在形成电子激发态的通道。 激发态分子必须以辐射光子的形式回到基态, 或将能量传递给荧光分子。 能量，通道，荧光物质 2. 化学发光反应 直接化学发光 A + B ? C* + D C* ? C + h?1 间接化学反应发光 A + B ? C* + D C* + F ? F* + C F* ? F + h?2 * * * 电致化学发光现象 电致化学发光 (ECL) 是通过在电极上施加一定波形的电压或电流信号进行电解反应的产物之间或与体系中共存组分反应产生化学发光的现象。 多环芳烃化合物具有电致化学发光的特性 9,10-二苯基蒽,将200Hz 左右的方波电位 (+1.3 -2.2V vs. SCE)加到电极 DPA - e → DPA. + ( +1.3 V ) DPA + e → DPA. - ( - 2.2 V) DPA. + + DPA. - → 1DPA* + DPA 1DPA* → DPA + h ν ( λ = 512nm ) +1.3 V -2.2 V 三、化学发光的表征 光谱：仅取决于体系的激发态 动力学曲线（反应时间） 化学发光强度 化学发光强度取决于发光过程的量子产率(?cl)反应速率(dc/dt) 量子产率：凡是影响激发态荧光量子产率的因素都将对化学发光的量子产率产生影响 影响化学发光反应速率的物质也将影响体系化学发光的强度 灵敏度高，响应的物种数多，但是选择性差 Part II. 化学发光分析法 使[R]过量 CA(t) = CA0 e-k?t Icl(t) = ?cl V = ?cl kCA(t) = ?cl kCA0 e-k ? t 尽管A物质的 CA0 各不相同, 但 I 达到 Imax的时间相同. e-k’t为常数. Icl(t)? CA0 定量分析的依据 — dcA dt k[R][A] V = = 任何对此过程产生影响的物质浓度都可能用化学发光法测定 一、化学发光分析法原理 二、化学发光分析法流路 1. 分立式进样化学发光仪 PMT R1 R2 s 这类仪器适合于选择性好, 量子效率高或发光体寿命长的化学发光反应的监测。 不适用于快速化学发光反应