化学发光分析法
化学发光法的原理
化学发光法的原理化学发光法是一种利用化学方法产生可见光的技术，也称为化学发光分析法。
它利用发光试剂在特定条件下，通过化学反应产生光，可以被用于定量分析、生物标记和其他各种应用。
化学发光法的原理是基于某些特定的化学反应在产生产生光的过程中释放能量，这种能量通过光的形式被观测和测量，用于分析和检测目标物质。
化学发光法主要由两个部分组成：发光试剂和检测系统。
首先，发光试剂是化学发光反应的关键。
发光试剂通常由发光底物和触发剂组成。
发光底物是一种化学物质，可以与触发剂发生特定的化学反应，产生激发态粒子。
而触发剂则通常是一种促进化学反应发生的催化剂或者能量传递剂。
当发光试剂与目标物质接触时，发光试剂中的发光底物被激发，激发态的粒子释放出能量，产生光。
这种化学反应通常是一个连续的过程，发生在短时间内产生大量的光。
这种光通常具有特定的波长和强度，可以被用来计量反应物质的浓度或者进行定量分析。
在化学发光法中，检测系统是至关重要的部分。
检测系统通常由光源、光学系统和检测器组成。
光源通常是一种灯或者激光器，用于提供激发发光试剂所需的能量。
光学系统用于聚焦和收集发光产生的光，并将光信号传输到检测器中进行测量和分析。
检测器则用于测量光的强度或者其他光学特性，将信号转换成电信号，并进行信号处理和数据分析。
化学发光法可分为化学发光熄灭法和化学发光增光法两种类型。
化学发光熄灭法是指在化学发光反应中，加入其他物质导致发生化学熄灭而产生弱光信号；化学发光增光法则是指通过其他物质的增光作用，使发光反应产生的弱光信号变得更强，从而提高测定灵敏度。
这两种类型的化学发光法在分析应用中经常被使用。
化学发光法在生物分析、环境监测、食品安全等领域有着广泛的应用。
在生物学研究中，化学发光法被用于检测生物分子的含量和活性，例如酶活性、DNA含量和氧化还原反应等。
在临床诊断中，化学发光法也被用于检测特定生物标志物和药物浓度，用于疾病诊断和治疗监测。
此外，化学发光法也可以用于环境中有毒物质和污染物的检测和监测，以及食品中有害物质的快速检测。
化学电发光法
化学电发光法
化学电发光法，也称为化学发光法，是一种利用化学反应产生的光来进行分析的方法。
这种方法通过将化学反应中释放的能量转化为光能，来检测物质的存在或浓度。
化学电发光法应用广泛，包括医学、生物学、环境科学和食品安全等领域。
化学电发光法首先需要一个发光体系，它通常由光源、底物和催化剂组成。
光源可以是电极、酶、放射性同位素等。
底物可以是偶氮联苯、酚类化合物、醛类化合物等。
催化剂可以是过氧化物、双氧水等。
当底物和催化剂反应时，会释放出能量。
这个能量激发光源，从而产生发光。
化学电发光法有许多种不同的应用方式，例如荧光检测、发光检测和化学发光免疫分析等。
其中化学发光免疫分析广泛应用于医学检测领域，这种方法利用化学发光反应来检测样品中的生物分子，例如蛋白质、荷尔蒙和肿瘤标志物等。
化学电发光法具有许多优点，例如灵敏度高、特异性好、操作简便等。
但它也存在一些局限性，例如容易受到外界干扰，需要严格的实验条件等。
因此，在使用化学电发光法进行分析时，需要非常谨慎地控制实验过程，以确保结果的准确性。
第5章 荧光分析法与化学发光分析法
散射光的影响
瑞利散射光
拉曼散射光
干扰荧光测定，应采取措施消除
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硫酸奎宁在不同波长激发下的荧光与散射光谱
31
5.1.3
荧光分光光度计
32
1. 激发光源
高压氙灯 ——强谱线的连续光谱
连续分布在250-700nm波长范围内，尤其是300-400nm波 长之间的谱线强度几乎相等
汞灯 ——线光谱
高压：近紫外区365nm,398nm，405nm，436nm，546nm，579nm 低压:紫外区，最强254nm
－Cl、－Br、－I等
第三类取代基：－R、－SO3H、－NH3＋等
23
3．影响荧光强度的外部因素
温度 溶剂 pH值的影响
荧光熄灭剂的影响
散射光的干扰
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温度和溶剂
温度：温度升高，荧光物质的荧光效率 和荧光强度下降 溶剂：溶剂极性增大，荧光波长随着而 长移，荧光强度增强；溶剂粘度减小， 荧光强度减小
化学发光分析主要用于定量分析。 1．化学发光强度与反应物浓度的关系
I Cl （t）＝ Cl dc A dt
55
2．常用发光试剂
（1）鲁米诺类 （2）光泽精类
（3）钌(Ⅱ)-联吡啶配合物
（4）其它化学发光试剂
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5.2.5 应用与示例
1．无机化合物的分析 可以利用某些具有还原性的无 机阳离子和发光试剂作用对其进行测定；有些离子对 化学发光反应有增强或抑制作用，基于此，可直接测 定此类离子。此外，可利用置换偶合反应间接测定某 些离子。 2．有机化合物的分析 可以利用物质的还原性，直接 被氧化剂氧化发光测定。
51
3．液相化学发光
常用的发光物质有鲁米诺、光泽精、洛粉 碱、没食子酸、过氧草酸盐等，其中鲁米 诺是最常用的发光试剂 。
化学发光分析法(现代表征方法与技术-朱昌青
Instrumental Analysis
7
c. 乙烯与O3的发光反应
乙烯与O3反应，生成激发态乙醛：
CH2O* → CH2O + h 最大发射波长：435nm；对O3的特效反应；线性响应
范围1 ng/cm-3 ～1g/cm-3；
Instrumental Analysis
8
（2）火焰中的化学发光反应
Instrumental Analysis
19
b.氧原子与SO2、NO、CO的发光反应 O3 → O2 + O （1000 C石英管中进行） SO2 + O + O → SO2* + O2 SO2 * → SO2* + h
最大发射波长：200nm；灵敏度1ng/cm-3；
Instrumental Analysis
6
氧原子与NO的发光反应：
pH7 - 8
复合物与氧反应，产生化学发光： AMP· 2 · + O2 [氧化荧光素]* + AMP+CO2 + H2O LH E
[氧化荧光素]* 氧化荧光素 + h
最大发射波长562nm；
Instrumental Analysis
14
生物发光分析应用 2
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)在细菌中的黄素酶作用 下，在氧化型黄素单核苷酸(FMA)存在下，发生发光反应 ： NADH + FMA + H+ NAD+ + FMNH2
（3） 间接测定某些生物试样
氨基酸 + O2
葡萄糖氧化酶 氨基酸氧化酶
酮酸 +NH3 + H2O2
葡萄糖 + O2 + H2O 葡萄糖酸 + H2O2 通过测定生成的H2O2 ，确定氨基酸、葡萄糖含量。
大气环境监测中化学发光分析方法的应用与展望
大气环境监测中化学发光分析方法的应用与展望大气监测技术是随着环境科学的发展而逐渐形成的,化学发光分析法是现代大气监测技术中应用比较多的分析方法。
19世纪下半叶发现了有机物的化学发光反映,人们将其利用到了分析化学领域中,近些年来取得了很大的进展。
随着人们对生态和环保的重视,对大气环境的监测要求也逐渐增加,化学发光分析法的优势也逐渐显示出来。
1 化学发光分析法1.1 化学发光分析法的原理化学发光分析法的原理是指在没有任何电能、光能、热能等的作用下,仅仅依靠化学反应释放的化学能量激发光的辐射的发光形式。
化学反应不同,其产生的辐射光的波长也不同,因此化学发光分析法的基础就是化学辐射光的光强度以及化学反应的速度,其中后者是取决于发生化学反应的分子的密度。
通过对化学辐射光的光强度进行检测,就能够计算出待测物质的浓度。
不论什么样的化学发光反应都要进行两个关键的程序:化学激发和辐射光。
因此,也就决定了只有满足以下三个条件才能被称之为化学发光反应:发生反应后能够提供激发光的化学能;发生化学反应后释放的化学能需要被反应产物吸收,并被激发;处于激发状态的反应产物分子,释放出光子或者转移它吸收的能量至另一个光子并激发、辐射出光子,返回基态。
1.2 化学发光分析法的特点化学发光法是由化学能量激发所产生的光辐射,因此其不需要任何外部的光、热等能量,这样就大大的避免的了瑞利散射及拉曼散射等对周围的噪音的影响,提高了信噪比。
这种方法在实际应用中,其灵敏程度相当高,对于微量的气体和金属离子等微量元素的检测、分析能够达到1×10-9级;其线性范围也很宽,能够达到6个数量级;此外,化学发光分析法还具有分析快捷,自动化方便等多重优势。
2 大气环境监测中化学发光分析法体系2.1 鲁米诺化学发光法在最早研究出的化学发光法中鲁米诺化学发光法就是其中之一,它在碱性溶液中能够被氧化而被激发至激发状态,辐射蓝光返回至基态。
这里所说的氧化剂一般都是至H2O2。
化学发光法检测分析中的应用
化学发光法检测分析中的应用化学发光法是一种应用广泛的分析方法，其可以被用于各种领域的检测分析，如医学、药学、食品科学、环境科学等等。
通过化学反应方式发生的化学发光，在定量和定性分析中都具有重要的应用。
本文将介绍化学发光法的检测原理、检测方法和应用案例。
一、检测原理化学发光是指某些物质在化学反应中释放出光的现象。
常见的化学发光反应有氧化还原反应、酶催化反应、亚硝胺反应等等。
这些化学反应所释放出的光与反应物的浓度成正比关系，因此可以通过测量光强来确定反应中物质的浓度。
二、检测方法1. 酶促发光法酶促发光法是基于酶催化反应和化学发光原理的检测方法。
此方法为生物技术和生物医学领域应用广泛的检测方法。
该方法主要采用双酶法，将触媒化学发光底物催化剂和酶学底物相互作用产生化学反应链，从而放出化学荧光。
通过测量荧光的强度，可以得出样品中酶的含量。
2. 气相色谱发光检测法气相色谱发光检测法是一种将气相色谱技术与发光检测方法相结合的新型检测方法。
该方法首先将样品通过气相色谱柱进行分离，然后在检测器中通过光的激发作用产生化学发光，通过检测这种化学发光的强度进行分析和检测。
3. 化学发光免疫分析法化学发光免疫分析法是一种基于化学反应和免疫学原理相结合的检测方法。
该方法将样品与已知抗原或抗体进行反应，然后添加酶标记抗体或抗原，通过荧光或化学发光检测法分析产生的化学反应。
该方法可快速、准确、灵敏地检测出各种生物分子。
三、应用案例1. 生化污染的检测生化污染是指非法添加和假冒伪劣的生化制品的行为，而定量测定小分子抗生素中的残留成分是评价生化制品较重要的一个指标。
李梅等人通过化学发光法检测分析，发现处于贮存温度较高或贮存时间过长的青霉素、链霉素等抗生素，其残留量有较大增加，因此化学发光法被广泛用于生化污染的检测。
2. 药物纯度及含量的检测药学中常常需要检测药品的纯度及含量。
王丽等人通过化学发光法检测氨氯地平的药剂及体外生物样品，发现药品残留量与样品的浓度呈线性关系，因此化学发光法可被用于药物纯度及含量的检测。
化学发光分析法
化学发光分析法
荧光光谱分析技术是一种重要的计量分析技术，它广泛应用于化学、生物学、物理学等各个学科领域。
尤其是化学发光分析法，属于一种特殊的光谱分析方法，其本质是利用荧光发射现象中的特征频谱，用于观测物体的成分、离子类型和定量测定。
化学发光分析法具有优越的特点，该技术要求样本中存在放射性核变异，以激发荧光发射。
基本原理是：使用特定能量(通常是电子、α射线或紫外线)激发物质，从而产生荧光。
观测荧光发射谱，即可确定荧光物质的构成和含量。
此外，该技术利用激发源和检测器轻松实现样本的定量检测，尤其是在检测低浓度物质的场合，具有显著的优势。
化学发光分析法在高等教育领域也得到了较为广泛的应用，尤其是在高校实验室实验中。
在元素有机衍生物（比如有机氯化物等）检测、生物抗原定位与定量等方面，化学发光分析法均得到了广泛的应用。
这有利于学生深入研究各种有趣的科学现象，增强学术研究能力及相关的实践操作能力。
此外，化学发射分析法在基础研究方面也有重要的价值，因为它可以有效地改进现有的实验系统，帮助理解物质发射的原因。
临床治疗的新方法也是化学发光分析法的重要应用领域，包括早期检测和治疗肿瘤等疾病，以及诊断蛋白质、核酸和其他生物分子表型等诊断技术，得到了越来越广泛的应用。
总之，化学发光分析法是一种重要的技术，它在综合研究、教育实践和日常检测中都有着重要的应用。
它能够准确有效地测定各种物质，更有效地分析出物质成分，促使众多学科的发展。
化学发光分析法综述
化学发光分析法综述化学发光分析法是一种基于光的检测技术，其原理是通过化学反应产生光的发射，利用发光强度与待测物质浓度之间的关系进行定量分析。
化学发光分析法在生物医学、环境监测、食品安全等领域有着广泛的应用。
本文将综述化学发光分析法的原理、方法和应用研究进展。
化学发光分析法的原理可以归纳为两类：化学发光增强原理和化学发光自身原理。
前者基于化学反应中发光物质的生成和增强，如钒酸盐-含氮化物体系中产生的荧光；后者则是通过一些物质在化学反应中的产生发光，如氧化还原反应中的增白剂和催化剂的发光作用。
化学发光分析法的方法包括化学发光法、电化学发光法和光生发光法。
其中化学发光法是应用最广泛的一种方法，其步骤通常包括试剂的制备、反应条件的优化、发光体系的选择和测量装置的设计。
电化学发光法则是利用电化学反应中产生的电流转化成光信号进行检测。
光生发光法是利用光照射样品后产生的催化剂发光进行分析。
在应用研究方面，化学发光分析法在生物医学领域有着广泛的应用。
例如，生物芯片技术结合化学发光分析法可以用于检测DNA序列、蛋白质和细胞等。
此外，化学发光分析法还可以用于检测环境中的有毒物质，如重金属离子和有机污染物。
食品安全是一个重要的应用领域，化学发光分析法可以用于检测食品中的农药残留、添加剂和毒素等。
近年来，一些新的发展和研究方向也出现在化学发光分析法中。
例如，利用纳米材料和纳米光子学的原理，可以制备出高灵敏度、特异性的化学发光探针。
此外，不断提高化学发光分析方法的自动化程度，可以实现高通量的分析和测量。
同时，与其他分析技术的结合，如质谱技术和色谱技术，也是当前的研究重点。
综上所述，化学发光分析法是一种重要的分析技术，具有广泛的应用前景。
随着研究的不断深入，化学发光分析法在生物医学、环境监测和食品安全等领域的应用将会得到进一步的扩展。
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应用
➢ 直接作用：增敏和抑制作用
过渡金属：Cu2+,Cr3+,Ni2+,Co2+,Fe2+
维生素B6，维生素B12，维生素C，吗啡，可待 因，肾上腺素，多巴胺，细胞色素
➢ 间接作用
如 Fe2+对鲁米诺-H2O2体系有催化增敏作用，而 蛋白质却抑制此作用，据此可建立检测血清中蛋 白质含量的方法。
合成
高沸点溶剂（如二甘醇）
3-硝基邻苯二甲酸 + 肼
缩合反应
H2O + 3-硝基邻苯二甲酰肼 保险还粉原(强还原剂） 3-氨基邻苯二甲酰肼(鲁米诺)
化学发光分析法
发光体系 ➢鲁米诺-H2O2体系 ➢鲁米诺-KIO4体系
化学发光分析法
鲁米诺-H2O2的反应是自身化学发光反应
在PH=11的水溶液中发光效率最大 鲁米诺与氢氧化物反应时生成了一个双负离子（Dianion），它可被过氧化 氢分解出的氧气氧化，产物为一个有机过氧化物。该过氧化物很不稳定， 立即分解出氮气，生成激发态的3-氨基邻苯二甲酸。 激发态至基态转化中，释放的能量以光子的形式存在，波长位于可见光的 蓝光部分
化学发光分析法
➢基本原理 ➢常用的化学发光物质 ➢仪器装置 ➢影响化学发光的因素 ➢定性定量分析
化学发光分析法
• 化学发光（chemiluminescence）：又称为 冷光，它是在没有任何光、热或电场等激 发的情况下由化学反应而产生的光辐射。
由于不需要外源性激发光源，避免了背景光和杂 散光的干扰，降低了噪声，大大提高了信噪比。 具有灵敏度高，线性范围宽，设备简单，操作方 便，易于实现自动化，分析快等特点。在生物工 程学，药物学，分子生物学，临床和环境化学等 各个领域正显示出它蓬勃的生机。
发光强度
化学发光反应的发光强度Icl是以 单位时间内发射的光子数表示，它
与化学发光反应的速率有关。
时刻t 的化学发光强度(单位时间
发射的光量子数)：
Icltcl
dc dt
如果反应是一级动力学反应，t时刻的化学发光强度Icl与 该时刻的分析物浓度c成正比，即化学发光峰值强度与分析
物浓度c成线性关系。在化学发光分析中，常用已知时间内
在化学反应过程中，某些反应产物由于吸收了反应产 生的化学能，由基态跃迁至较高电子激发态中各个不同能 级，然后经过振动弛豫或内转换到达第一电子激发态的最 低能级，由此以辐射的形式放出能量跃回到基态。在个别 情况下，它可以通过系间跃迁到达亚稳的三重态，然后再 回到基态的各个振动能级，并产生光辐射，这两种光都是 化学发光。
化学发光分析法
鲁米诺(luminol) （又名发光氨）
• 化学名称为3-氨基邻苯二甲酰肼。 • 常温下是一种黄色晶体或者米黄色粉末，
是一种比较稳定的人工合成的有机化合物 • 化学式为C8H7N3O2 • 溶液显强酸性，对眼睛、皮肤、呼吸道有
一定刺激作用。
化学发光分析法
鲁米诺发光原理
化学发光分析法
化学发光分析法
在免疫分析中的应用
• 将发光物质(在反应剂激发下生成激发态中 间体) 直接标记在抗原或抗体上
• 免疫反应复合物上的酶作用于发光底物 目前常用的标记酶为辣根过氧化物酶(HRP)
化学发光分析法
辣根过氧化物酶标记的化学发光免疫分析
该分析系统采用辣根过氧化物酶（HRP）标 记抗体(或抗原)，在与反应体系中的待测标 本和固相载体发生免疫反应后，形成固相包 被抗体-待测抗原-酶（HRP）标记抗体复合 物，这时加入鲁米诺发光剂、H2O2和化学发 光增强剂使产生化学发光。
化学发光分析法
2.化学发光效率和发光强度
化学发光效率：
发射光子的分子数
cl 参加反应的分子 数 r f的分子数
发光效率：
发射光子的分子数
f 激发态分子数
化学效率主要取决于发光所依赖的化学反应本 身；而发光效率则取决于发光体本身的结构和性质， 也受环境的影响。
化学发光分析法
A +B = C + D*（激发态分子） D* → D + h（激发态分子D* 的光辐射）
化学发光分析法
化学发光反应的条件
能快速地释放出足够的能量。能产生化学发光的物质大多 为有机化合物，芳香族化合物；化学发光反应多为氧化还原 反应，激发能与反应能相当 ，E=170～300 kJ/mol；发光 位于可见光区； 处于激发状态的分子或原子必须能够放出光子，或者能够 转移它的能量到另一个分子上而使此分子被激发。
➢酶
在体系中加入辣根过氧化物酶等，利用其对底物 的酶解并生成H2O2的反应，可测定酶含量、底物 含量或H2O2含量。
化学发光分析法
鲁米诺-KIO4体系
在PH=12~13的水溶液中，体系发光效率最大
➢催化作用 如Co2+,Mn2+,维生素C 1)利用该体系可测定样品中这些组分 2)利用Mn2+对该体系的催化作用来测定水 中的IO4-
化学发光分析法
一、基本原理
化学发光反应：顾名思义，伴随着光辐 射发生的化学反应，成为化学发光反应。
化学发光剂：在不同的化学反应中，可 以和多种不同的组分反应并发生能量交换 ，生成激发态产物并产生发光现象的试剂 常被成为化学发光剂。它们可以是氧化剂 、还原剂、某些能生成自由基的物质。
化学发光分析法
1. 化学发光反应机制
的发光总强度来进行定量分析。
t
t dc
A0Icltdtcl0 dtdtclc
化学发光分析法
二、常见的化学发光剂 和化学发光体系
鲁米诺 过氧化草酸酯 酸性高锰酸钾 四价铈 吖啶酯化合物
化学发光分析法
• 鲁米诺早在1853年就被合成出来了。1928年，化
学家首次发现这种化合物有一个奇妙的特性，它被 氧化时能发出蓝光。 • 刑侦学应用 在检验血痕时，鲁米诺与血红素（hemoglobin，血 红蛋白中负责运输氧的一种蛋白质）发生反应，显 出蓝绿色的荧光。这种检测方法极为灵敏，能检测 只有百万分之一含量的血。
化学发光分析法
• 过氧化草酸酯（盐）自身并不发光，气化 学发光均为敏华化学发光。
• 原理：芳香草酸酯的过氧化氢的氧化作用
，芳香草酸盐和H2O2反应形成过氧草酰中
间体，当该中间体与蒽类衍生物等荧光剂 接触时，会发出强烈的所加荧光剂特有的 荧光。
化学发光分析法
化学发光分析法
化学发光分析法
过氧化草酸酯的化学发光反应体系