3.51光源 白炽灯:钨灯、卤钨灯 B、气体放电灯:氢、氙、汞,常用氙灯(波长:200-700nm) C、激光光源 3.52单色器 闪耀光栅 3.53检测器 光电倍增管 36实验技术 36.1经常用标准基准物质校正仪器波长 362选择溶剂 由于偶极、氢键作用,激发光谱和发射光谱发生位移.增大溶剂极性可使荧光强度增强 363浓度效应(内滤效应) 荧光物质浓度大时,光强与浓度不成线性关系。原因:A、发光集中在一边B、自吸收效应 3.64温度的影响 低温荧光 3.7荧光法的应用 同步荧光法 对多组分的测定 混合物荧光光谱比较复杂不易分开。使激发和发射光波长保持一固定差距,对试样进行扫描, 获得荧光信号。因为激发和发射光谱均一样的物质不多,因而可提高选择性和分辨率。 例如,对环境样品中PAH的同步荧光测定 4磷光和发光光度法 4.1磷光 4.1.1磷光的产生和磷光光谱 激发态电子由第一激发单重态的最低振动能级以系间窜跃方式转至第一激发三重态,再经过 振动弛豫,转至其最低振动能级,由此激发态跃回至基态时,便发射磷光 固定激发光波长为其最大处,测不同波长下的磷光强度,得磷光光谱曲线。 磷光的产生涉及到激发单重态经系间窜跃转至激发三重态(S T1)和由激发三重态经 禁阻跃迁回到基态(T1S0),在动力学上处于不利的情况,所以很容易受其他辐射或无辐射 跃迁的干扰而使磷光强度减弱,甚至完全消失。T1S0跃迁过程是自旋禁阻的,其发光速率 较慢,约为10-4100s,强度相对较弱
6 3.5.1 光源 A、白炽灯：钨灯、卤钨灯 B、气体放电灯：氢、氙、汞，常用氙灯（波长：200-700nm） C、激光光源 3.5.2 单色器 闪耀光栅 3.5.3 检测器 光电倍增管 3.6 实验技术 3.6.1 经常用标准基准物质校正仪器波长 3.6.2 选择溶剂 由于偶极、氢键作用，激发光谱和发射光谱发生位移．增大溶剂极性可使荧光强度增强 3.6.3 浓度效应（内滤效应） 荧光物质浓度大时，光强与浓度不成线性关系。原因：A、发光集中在一边 B、自吸收效应 3.6.4 温度的影响 低温荧光 3.7 荧光法的应用 同步荧光法 对多组分的测定 混合物荧光光谱比较复杂不易分开。使激发和发射光波长保持一固定差距，对试样进行扫描， 获得荧光信号。因为激发和发射光谱均一样的物质不多，因而可提高选择性和分辨率。 例如，对环境样品中 PAH 的同步荧光测定 4 磷光和发光光度法 4.1 磷光 4.1.1 磷光的产生和磷光光谱 激发态电子由第一激发单重态的最低振动能级以系间窜跃方式转至第一激发三重态，再经过 振动弛豫，转至其最低振动能级，由此激发态跃回至基态时，便发射磷光。 固定激发光波长为其最大处，测不同波长下的磷光强度，得磷光光谱曲线。 磷光的产生涉及到激发单重态经系间窜跃转至激发三重态（S1 T1）和由激发三重态经 禁阻跃迁回到基态（T1 S0），在动力学上处于不利的情况，所以很容易受其他辐射或无辐射 跃迁的干扰而使磷光强度减弱，甚至完全消失。T1 S0 跃迁过程是自旋禁阻的，其发光速率 较慢，约为 10-4—100S，强度相对较弱
41.2磷光的定性和定量分析 类同于荧光的定性和定量分析 定性:磷光光谱图 定量:工作曲线法 4.1.3磷光计 与荧光计相似,在荧光计中,可以配上磷光分析附件。 区别 A、液槽,低温装置 B、斩波片,为了区别磷光和荧光 4.14磷光实验技术 A、低温磷光法,置样品于液氮中,减少质点间的碰撞几率,以减少无辐射跃迁。 B、固体磷光法,可将溶剂除去,在薄层色谱板上进行斑点磷光分析。 C、形成分子缔合物,表面活性剂与被测物质形成胶束缔合物,可增强刚性,减少因碰撞而 引起的能量损失 D、重原子效应,在含有重原子的溶剂如碘乙烷中,有利于系间窜跃,即S1T1跃迁 使磷光得到加强。 E、敏化磷光,分析物质的激发三重态T1将能量转移至能量受体的激发三重态T1,然后当 受体从T1跃回至基态So时,产生磷光。这种分析方法中,分析物本身不发磷光,而是 引发受体发磷光 4.2化学发光 由化学反应激发物质电子所产生的光辐射 42.1化学发光的基本原理 化学反应提供能量使电子激发。激发态跃迁回基态时发出一定波长的光 必要条件: A、化学反应放出足够能量 B、能量用于产生激发态分子 C、有一定化学发光效率 42.2化学发光的定量分析 qC=发射光子数/参加反应的分子数 42.3鲁米诺一过氧化氢体系 在碱性介质中,过氧化氢氧化鲁米诺,经不稳定桥式六元环过氧化物,形成激发态氨基苯二 甲酸离子,经辐射光能转化成一般的氨基苯二甲酸盐 该反应可被一些痕量的过渡族金属离子(Co,Cu,NiCr,Fe)所催化,或被一些金属离子(AgTi, Ce,Th)猝灭,可用于这些离子的检出
7 4.1.2 磷光的定性和定量分析 类同于荧光的定性和定量分析 定性：磷光光谱图 定量：工作曲线法 4.1.3 磷光计 与荧光计相似，在荧光计中，可以配上磷光分析附件。 区别： A、液槽，低温装置 B、斩波片，为了区别磷光和荧光 4.1.4 磷光实验技术 A、 低温磷光法，置样品于液氮中，减少质点间的碰撞几率，以减少无辐射跃迁。 B、 固体磷光法，可将溶剂除去，在薄层色谱板上进行斑点磷光分析。 C、 形成分子缔合物，表面活性剂与被测物质形成胶束缔合物，可增强刚性，减少因碰撞而 引起的能量损失。 D、 重原子效应，在含有重原子的溶剂如碘乙烷中，有利于系间窜跃，即 S1 T1 跃迁， 使磷光得到加强。 E、敏化磷光，分析物质的激发三重态 T1 将能量转移至能量受体的激发三重态 T’1，然后当 受体从 T’1 跃回至基态 S’0 时，产生磷光。这种分析方法中，分析物本身不发磷光，而是 引发受体发磷光。 4.2 化学发光 由化学反应激发物质电子所产生的光辐射 4.2.1 化学发光的基本原理 化学反应提供能量使电子激发。激发态跃迁回基态时发出一定波长的光。 必要条件： A、 化学反应放出足够能量 B、 能量用于产生激发态分子 C、 有一定化学发光效率 4.2.2 化学发光的定量分析 Cl = 发射光子数 / 参加反应的分子数 4.2.3 鲁米诺—过氧化氢体系 在碱性介质中，过氧化氢氧化鲁米诺，经不稳定桥式六元环过氧化物，形成激发态氨基苯二 甲酸离子，经辐射光能转化成一般的氨基苯二甲酸盐。 该反应可被一些痕量的过渡族金属离子（Co, Cu, Ni, Cr, Fe）所催化，或被一些金属离子(Ag, Ti, Ce, Th)猝灭，可用于这些离子的检出
424发光的测量仪器 A、进样装置和反应装置,样品和试剂混合 B、检测器,光电倍增管 C、读出装置,显示屏,记录仪 4.3生物发光 生物体内的生物化学反应产生的发光 4.3.1酶促反应+发光反应 磷酸腺苷的测定:在荧光素酶和镁作用下,AP和荧光素反应,生成磷酸腺苷AM荧光 素和荧光素酸的复合物,复合物与氧反应,产生化学发光。 4.3.2细菌发光 明亮发光杆菌的发光反应:FMNH2和FMN之间的转化起到了传递氢的作用,FMNH2分子 中有两个NH-基,易于其它分子形成氢键。毒物分子可能与FMNH2分子发生氢键结合,阻碍了 氢的传递过程,从而干扰了正常的发光反应,致使发光减弱。 43.3生物发光检测仪器 同化学发光
8 4.2.4 发光的测量仪器 A、 进样装置和反应装置，样品和试剂混合 B、 检测器，光电倍增管 C、 读出装置，显示屏，记录仪 4.3 生物发光 生物体内的生物化学反应产生的发光 4.3.1 酶促反应+发光反应 三磷酸腺苷的测定：在荧光素酶和镁作用下，ATP 和荧光素反应，生成磷酸腺苷 AMP 荧光 素和荧光素酸的复合物，复合物与氧反应，产生化学发光。 4.3.2 细菌发光 明亮发光杆菌的发光反应：FMNH2 和 FMN 之间的转化起到了传递氢的作用，FMNH2 分子 中有两个-NH-基，易于其它分子形成氢键。毒物分子可能与 FMNH2 分子发生氢键结合，阻碍了 氢的传递过程，从而干扰了正常的发光反应，致使发光减弱。 4.3.3 生物发光检测仪器 同化学发光
5红外吸收光谱法 51基本原理 分子的振动—转动光谱。研究在振动中伴有偶极距变化的化合物(无偶极距变化的为拉曼光 谱)。 偶极距:两个电荷中,一个电荷的电量与这两个电荷间的距离的乘积。分子中的正负电荷排 列不对称,就会引起电性不对称。使分子的一部分有较显著的阳性,另一部分有较显著的阴性 5.1.1双原子分子的振动 谐振子振动和非谐振子振动 512多原子分子的振动 伸缩振动νs:原子沿着价键方向来回运动,键长变,键角不变。 剪式振动δs 面内变形振动 平面摇摆振动p 变形振动键长不变,键角变 面外变形振动 非平面摇摆o 扭曲振动τ 51.3基本振动的理论数 理论上,一个振动自由度产生一个基频吸收带。实际上,红外谱峰数小于理论值。 原因 A、无偶极距变化的无红外吸收 B、相同频率的吸收重叠即简并 C、仪器的检测能力和范围限制 5.1.4基团频率和特征吸收峰 组成分子的各种基团,有特定的红外吸收频率和吸收峰。 官能团区;40001300cm-1伸缩振动 指纹区:1300600cm-1单键伸缩,变形振动 未知物结构不饱和度的计算:9=1+N4+(N3-N1)/2 52色散型红外光谱仪 光源—狭缝—样品池—单色仪—检测器—读出 521光源 碳棒、能斯特灯 522单色器 光栅
9 5 红外吸收光谱法 5.1 基本原理 分子的振动—转动光谱。研究在振动中伴有偶极距变化的化合物（无偶极距变化的为拉曼光 谱）。 偶极距：两个电荷中，一个电荷的电量与这两个电荷间的距离的乘积。分子中的正负电荷排 列不对称，就会引起电性不对称。使分子的一部分有较显著的阳性，另一部分有较显著的阴性。 5.1.1 双原子分子的振动 谐振子振动和非谐振子振动 5.1.2 多原子分子的振动 伸缩振动s ： 原子沿着价键方向来回运动，键长变，键角不变。 剪式振动 s 面内变形振动 平面摇摆振动 变形振动 键长不变，键角变。 面外变形振动 非平面摇摆 扭曲振动 5.1.3 基本振动的理论数 理论上，一个振动自由度产生一个基频吸收带。实际上，红外谱峰数小于理论值。 原因： A、 无偶极距变化的无红外吸收 B、 相同频率的吸收重叠即简并 C、 仪器的检测能力和范围限制 5.1.4 基团频率和特征吸收峰 组成分子的各种基团，有特定的红外吸收频率和吸收峰。 官能团区；4000-1300cm-1 伸缩振动 指纹区：1300-600 cm-1 单键伸缩，变形振动 未知物结构不饱和度的计算: = 1 + N4 + (N3 – N1) / 2 5.2 色散型红外光谱仪 光源 狭缝 样品池 单色仪 检测器 读出 5.2.1 光源 硅碳棒、能斯特灯 5.2.2 单色器 光栅
52.3检测器:高真空热电偶 测热辐射计、高莱池气胀式检测器 光电导检测器(FT) 53富里叶变换红外光谱仪 干涉器:迈克尔逊干涉仪 由光源发出的两束光,经过不同路程后再聚到一点上,发生干涉。当两束光的光程差为入/2 的偶数倍时,相干光相互叠加,产生明线,其相干光强有最大值。相反,当两束光的光程差为入2 的奇数倍时,相干光相互抵消,产生暗线,相干光强有最小值。干涉强度对光程差S或时间T的 函数图称干涉图。 干涉图得到的时间域(光程差)的信息,可以反映频率域的问题。实际上干涉仪并没有把光 按频率分开,而只是将各种频率的光信号经干涉作用调制为干涉图函数,再由计算机进行富里叶 逆变换计算出原来的光谱 迈克尔逊干涉仪的工作原理 动镜在动,使所有波长的光都有相加强和相消弱的机会。动镜的一次来回,就得到所有频率 的一次信息,这同光栅的一次扫描全过程得到的信息是一样的。由于样品吸收了其中某些频率的 能量,使得干涉图的强度发生变化。通过富里叶数学变换而不是通过逐点测量而得到连续光谱 54定性分析 在官能团区搜寻官能团的特征伸缩振动,根据“指纹区”的吸收情况,进一步确认 55实验技术 A、样品的制备 气体—气槽液体—液膜(选择溶剂)固体—压片(KBr) B、注意防潮 在红外灯下准备样品 56应用举例 A、石油烃的指纹鉴定 B、有害气体的红外线分析仪 测定碳氧化物、硫化物等
10 5.2.3 检测器：高真空热电偶 测热辐射计、高莱池气胀式检测器 光电导检测器（FT） 5.3 富里叶变换红外光谱仪 干涉器：迈克尔逊干涉仪 由光源发出的两束光，经过不同路程后再聚到一点上，发生干涉。当两束光的光程差为/2 的偶数倍时，相干光相互叠加，产生明线，其相干光强有最大值。相反，当两束光的光程差为/2 的奇数倍时，相干光相互抵消，产生暗线，相干光强有最小值。干涉强度对光程差 S 或时间 T 的 函数图称干涉图。 干涉图得到的时间域（光程差）的信息，可以反映频率域的问题。实际上干涉仪并没有把光 按频率分开，而只是将各种频率的光信号经干涉作用调制为干涉图函数，再由计算机进行富里叶 逆变换计算出原来的光谱。 迈克尔逊干涉仪的工作原理： 动镜在动，使所有波长的光都有相加强和相消弱的机会。动镜的一次来回，就得到所有频率 的一次信息，这同光栅的一次扫描全过程得到的信息是一样的。由于样品吸收了其中某些频率的 能量，使得干涉图的强度发生变化。通过富里叶数学变换而不是通过逐点测量而得到连续光谱。 5.4 定性分析 在官能团区搜寻官能团的特征伸缩振动，根据“指纹区”的吸收情况，进一步确认。 5.5 实验技术 A、样品的制备 气体 气槽 液体 液膜（选择溶剂） 固体 压片（KBr） B、注意防潮 在红外灯下准备样品 5.6 应用举例 A、 石油烃的指纹鉴定 B、 有害气体的红外线分析仪 测定碳氧化物、硫化物等