《生物仪器分析》课程教学课件（讲稿）第七章 分子发光分析法

第七章 分子发光分析法 1.发光分析法概述 2.分子荧光分析法及其基本原理 3.荧光分析仪器 4.分子荧光定量分析方法 5.化学发光分析法

第七章 分子发光分析法 1.发光分析法概述 3.荧光分析仪器 2.分子荧光分析法及其基本原理 4.分子荧光定量分析方法 5.化学发光分析法 1

1.发光分析法概述 发光分析法：物质吸收一定能量后跃迁到激发 态，激发态以辐射的形式释放能量返回低能态或基 态的现象所建立的分析方法。 光致发光：以光能激发而产生的发光 电能、化学反应能、生物发光 荧光和磷光 2

发光分析法：物质吸收一定能量后跃迁到激发 态，激发态以辐射的形式释放能量返回低能态或基 态的现象所建立的分析方法。 光致发光： 以光能激发而产生的发光 荧光和磷光 电能、化学反应能、生物发光 1.发光分析法概述 2

荧光分析法：利用物质的荧光谱线位置及其强 度，对物质进行定性和定量分析的方法。 定性鉴别：由于不同的物质其组成与结构不 同，所吸收光的波长和发射光的波长也不同。 定量分析：如果该物质的浓度不同，它所 发射的荧光强度就不同。 3

荧光分析法：利用物质的荧光谱线位置及其强 度，对物质进行定性和定量分析的方法。 定性鉴别： 由于不同的物质其组成与结构不 同，所吸收光的波长和发射光的波长也不同。 定量分析：如果该物质的浓度不同，它所 发射的荧光强度就不同。 3

荧光分析法分类 1.根据发光物质分类：分子荧光与原子荧光 2,根据激发光的波长范围分类： 紫外可见荧光、X射线荧光 荧光分析法特点： 灵敏度高、选择型好、样品用量少、操作简便 4

1. 根据发光物质分类：分子荧光与原子荧光 2. 根据激发光的波长范围分类： 紫外-可见荧光、X射线荧光 荧光分析法分类 荧光分析法特点： 灵敏度高、选择型好、样品用量少、操作简便 4

2.分子荧光分析法及其基本原理 一、分子荧光和磷光的产生 1.电子自旋状态的多重性 分子荧光和磷光基于π*-元， π*-n形式电子跃迁，需不饱激发态 和官能团存在提供π轨道。 基态 电子激发态的多重性： 基态 激发单重态 激发三重态T M=2S+1 电子自旋状态十 S为电子自旋量子数 的代数和(0或1)； 大多数有机分子的基态处于单重态；

一、分子荧光和磷光的产生 1.电子自旋状态的多重性 电子激发态的多重性： M=2S+1 S为电子自旋量子数 的代数和(0或1)； 大多数有机分子的基态处于单重态； 2.分子荧光分析法及其基本原理 分子荧光和磷光基于π*-π， π *-n形式电子跃迁，需不饱 和官能团存在提供π轨道。 5

同一物质的多重态不同，其性质明显不同： 1、S态分子在磁场中不发生能级分裂，有抗磁性， 而T态有顺磁性； 2、电子在不同多重态间跃迁时需换向，不易发生。 因此S态与T态间的跃迁概率总比单重态与单重态间 的跃迁概率小； 3、激发单重态电子相斥比对应的激发三重态强，所 以各状态能量高低为：S2>T2>S1>T1>S0; 4、受激S态和T,态的寿命很短，而亚稳态T的平均 寿命在104一10s。 6

同一物质的多重态不同，其性质明显不同: 1、S态分子在磁场中不发生能级分裂，有抗磁性， 而T态有顺磁性； 2、电子在不同多重态间跃迁时需换向，不易发生。 因此S态与T态间的跃迁概率总比单重态与单重态间 的跃迁概率小； 3、激发单重态电子相斥比对应的激发三重态强，所 以各状态能量高低为：S2>T2>S1>T1>S0； 4、受激S态和T2态的寿命很短，而亚稳态T1的平均 寿命在10-4——10s。 6

2.无辐射跃迁 电子处于激发态是不稳定状态，返回基态时，通过辐射 跃迁（发光）和无辐射跃迁等方式失去能量； 传递途径 辐射跃迁 无辐射跃迁 荧光 磷光系间窜跃SC 内转换IC 振动弛豫VR 7

2.无辐射跃迁 电子处于激发态是不稳定状态，返回基态时，通过辐射 跃迁(发光)和无辐射跃迁等方式失去能量； 传递途径 辐射跃迁 荧光 磷光 系间窜跃ISC 内转换IC 振动弛豫VR 无辐射跃迁 7

内转换 振动弛豫 内转换 系间窜跃 能量 竖 发射荧光 外转换 发射 振动弛豫 光 1 2 '2 8

S2 S1 S0 T1 吸 收 发 射 荧 光 发 射 磷 光 系间窜跃 内转换 振动弛豫 能 量 l l 1 2 l 3 外转换 l  2 T2 内转换 振动弛豫 8

非辐射能量传递过程 振动弛豫VR):同一电子能级内以热能量交换形式 由高振动能级至低相邻振动能级间的跃迁。发生振动 弛豫的时间1012s。 内转换C):同一多重态的不同电子能级间无辐射去 激过程叫内转换。 通过内转换和振动弛豫，高激发单重态的电子跃 回第一激发单重态的最低振动能级。 9

非辐射能量传递过程 振动弛豫(VR)：同一电子能级内以热能量交换形式 由高振动能级至低相邻振动能级间的跃迁。发生振动 弛豫的时间10 -12 s。 内转换(IC)：同一多重态的不同电子能级间无辐射去 激过程叫内转换。 通过内转换和振动弛豫，高激发单重态的电子跃 回第一激发单重态的最低振动能级。 9

非辐射能量传递过程 外转换：激发分子与溶剂或其他分子之间产生 相互作用而转移能量的非辐射跃迁； 外转换使荧光或磷光减弱或“猝灭”。 系间窜跃SC):不同多重态之间的无辐射跃迁。 发生系间窜跃时电子自旋需换向，因而比较困难， 需10-6s,系间窜越易在S,和T间进行，各电子能 级中振动能级相近，势能面发生重叠交叉，交叉 地方位能一样。 10

非辐射能量传递过程 外转换：激发分子与溶剂或其他分子之间产生 相互作用而转移能量的非辐射跃迁； 外转换使荧光或磷光减弱或“猝灭”。 系间窜跃(ISC)：不同多重态之间的无辐射跃迁。 发生系间窜跃时电子自旋需换向，因而比较困难， 需10-6 s，系间窜越易在S1和T1间进行，各电子能 级中振动能级相近，势能面发生重叠交叉，交叉 地方位能一样。 10