第六章--荧光分光光度法全解

二、问答题




试述分子荧光产生的过程。 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。 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。 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？
第六章 荧光分光光度法

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 概论
回顾： 电化学分析法 四大类 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
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
核磁波谱法
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：
灵敏度高，比吸收光谱法高10³ ~104倍。ppb
选择性比吸收光谱法好。
第二节 基本原理
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⒈以热能的形式。⒉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。
检测器
·Hale Waihona Puke Baidu
显示器
二、主要部件及功能
1．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
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
须用石英材料制成。
4．荧光单色器
将样品池中的散射光、反射光、杂质荧光等滤掉，只让荧 光通过。 出射狭缝宽度可调。
400
λ(nm)
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
C H2
【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
F=2.303ΦI0εbc
Φ：量子效率，发射光量子与吸收光量子之比。 I0：入射光强度 ε：摩尔吸光系数 b： 光程 c：浓度
二、激发光谱和发射光谱
⒈ 激发光谱
固定荧光波长，以激发光波长对荧光强度 (F) 所作的光谱曲线。
【例】硫酸奎宁（0.1mol/L硫酸溶液）的激发光谱。
F
300
350
400
λ(nm)
⒉ 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。
【例】蒽（乙醇溶液）的发射光谱。
F
300
350
激发态 无辐射跃迁 亚稳态（三重态） 荧 光 磷 光 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10-9～ 10-6秒，磷光寿命10-3～10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。
公式成立前提条件：εbc=A<0.05
即：当试样浓度较低时（c<0.05/εb），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 荧光分光光度计
一、基本结构示意图
样品池
光源 激发光单色器
荧光单色器
特点：1 ．光源方向与检测方向成直角； 2 ．二个单色器。
5．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 定量分析
一、定量方法
一般采用工作直线法。作C—F直线。
F
C
⑴配制一系列待测成分的标准溶液 C1 C2 C3 C4 C5 ⑵测出相应的荧光强度 F1 F2 F3 F4 F5 ⑶建立工作直线（ F →C） ①作图法 ②回归法 ⑷测量待测样品，得F样 ①从工作直线上找到待测成分的浓度C样 ②由回归方程计算出C样
所以，有时需要pH缓冲液控制pH值在适当范围内。
4．溶剂 有些溶剂会使荧光效率下降，也可能带来干扰荧光。
三、定量分析的特点及应用

灵敏度高。可高达ppb级（10-9），甚至ppt 级（10-12）。 选择性好，与能产生荧光的物质少有关。

思考题
一、概念 （荧光）激发光谱 （荧光）发射光谱
二、影响荧光强度测定的因素
1．激发光照射 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↑，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。）
3．pH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。 【例】 苯胺 pH7～12时，发兰色荧光。 pH﹤2或PH﹥13时，无荧光。