紫外可见光谱和荧光光谱.ppt

大多数有机分子的电子态可以归纳为两大类：单态和三重态。处于单态时，分子内所有电子的自旋是配对的；处在三重态时，一组电子自旋是不成对的。第30页，讲稿共63页，2023年5月2日，星期三分子在吸收适当的辐射能时，它从基态内的一个振动能级上升到某一受激电子能级(通常是第一受激单态，S1)中的某一振动能级。吸收步骤发生在10-15S以内。在紧接吸收之后处于受激单态较高振动能级中的分子，通过碰撞而把过多的能量转移给其它分子，以及将过多的能量分配给受激分子内振动或旋转的其它可能模式，从而很快回到受激态的最低振动能级。当受激分子恢复到基态时，产生自发辐射，即荧光现象。这一辐射过程(S1-S0)的寿命很短，约10-8s，所以在许多分子里它能有效地与其它转移激发能的过程相竞争。如果单态的势能曲线和三重态的势能曲线交叉，某些单态受激分子可以通过系统间的交叉而转到最低三重态，再从这里回到基态的某一振动级，便发射磷光。磷光的发射必须改变自旋状态，因此这一发射过程的速度比荧光慢得多，可达10-2~100s。荧光和磷光的发射波长长于激发波长，除了X射线荧光外，大多荧光法的工作波长在200~800nm之间。第31页，讲稿共63页，2023年5月2日，星期三(2)激发(Excitation,Ex)光谱荧光物质的激发光谱是指不同激发波长的辐射引起物质发射某一波长荧光的相对效率。也就是，固定发射波长，改变激发波长，所得的荧光强度与激发波长的关系曲线为激发光谱。理论上最大激发波长与最大吸收波长是一致的，由激发光谐可选择最佳激发波长。(3)发射(Emission,Em)光谱使激发光的波长和强度保持不变，让荧光物质所产生的荧光通过发射单色器后照射到检测器上，扫描发射单色器并检测各种波长下相应的荧光强度，然后记录荧光强度对发射波长.第32页，讲稿共63页，2023年5月2日，星期三2.2.2荧光光谱的测量荧光光谱仪由光源、单色器、记录系统等组成。并具有两个单色器，一个为激发单色器，另一个为发射单色器。下图为这类仪器光学系统示意图。第33页，讲稿共63页，2023年5月2日，星期三PELS55LuminescenceSpectrometer第34页，讲稿共63页，2023年5月2日，星期三2.2.3溶液的荧光强度与浓度的关系(1)荧光的寿命荧光分子的平均寿命()定义：当不存在进一步的激发时，处于激发态的分子数目衰减到初始值的1／e所经历的时间，用下式表示:式中，kf为荧光发射的速率常数；为各种非辐射去活化过程的速率常数总和。荧光强度的衰变一般遵从如下速率方程式:式中F0和Ft分别表示t=0和t=t时的荧光强度。作lnFt-t的关系曲线,从该曲线的斜率可求出荧光寿命.没有非辐射去活化过程存在时的荧光寿命为内在的寿命,用表示:一个近似的经验规则是:式中为最大吸收波长下的摩尔吸光系数。第35页，讲稿共63页，2023年5月2日，星期三(二)荧光量子产率荧光量子产率的定义：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，即:现代最常用的测量方法是相对测量法得到相对荧光量子产率。在同一设备和激发光强度下测定已知量子产率标准溶液(以s脚注)，和另一未知量子产率溶液(以x脚注)的校正荧光发射光谱面积D时，有以下的关系：式中，A为吸光度；n为溶液折射率；D为校正荧光发射光谱积分面积。荧光化合物的荧光量子产率的数值常处于0.1—1之间。荧光量子产率与荧光寿命之间的关系为:第36页，讲稿共63页，2023年5月2日，星期三2.2.4荧光与分子结构的关系在荧光分析中，分析对象本身必须具有荧光特性，或者使其与相应的荧光试剂反应生成具有荧光特征的物质。分子的荧光性主要取决于它自身的能量状态，即该分子的化学结构。荧光强度与分于结构关系一般具有如下普遍规律。1.具有共轭π键的化合物化合物共轭体系越大，能量越低，离域π电子越容易激发，荧光越易产生。大部分物质具有芳环或杂环，芳环越大，其荧光峰