【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 設(shè)有絡(luò)合反應(yīng) mM + nY = MmYn，固定一個(gè)組分 (如 M)的濃度不變，改變另一組分 (如 Y)的濃度，求得一系列 [Y]/[M]比，在絡(luò)合物 MmYn的最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度的變化。則開(kāi)始時(shí)，隨[Y]/[M]的增加，溶液吸光度線性增加，到達(dá)絡(luò)合物的組成比后，繼續(xù)增加 [Y]/[M]，會(huì)有三種不同情況： 1) 吸光度達(dá)到飽和，不再增加。說(shuō)明試劑 Y無(wú)吸收，吸光度的增加只是絡(luò)合物的單獨(dú)貢獻(xiàn)。如 Fe(III)鈦鐵試劑絡(luò)合物。 2) 吸光度出現(xiàn)一轉(zhuǎn)折點(diǎn)后繼續(xù)增加。說(shuō)明試劑 Y在絡(luò)合物的 λmax處稍有吸收。如 ZnPAN絡(luò)合物。 PAN： 1(2吡啶基偶氮 )2萘酚。 3) 吸光度出現(xiàn)一轉(zhuǎn)折點(diǎn)后呈直線下降。說(shuō)明分步生成了摩爾吸光系數(shù)小于絡(luò)合物 e的高次絡(luò)合物。如 Bi二甲酚橙絡(luò)合物。 曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)應(yīng)的摩爾濃度比 [Y]/[M] = n:m，即為該絡(luò)合物的組成比。 有機(jī)物定量分析： 三、 絡(luò)合物的絡(luò)合比測(cè)定 連續(xù)變換法或 Job法 保持金屬離子 M和絡(luò)合劑 Y的總摩爾數(shù)不變，連續(xù)改變兩組分的比例，并逐一測(cè)定體系的吸光度 A。以 A對(duì)摩爾分?jǐn)?shù) fY= [Y]/([M]+[Y])或 fM=[M]/([M]+[Y])作圖，曲線拐點(diǎn)即為絡(luò)合物的組成比。但此法對(duì)n/m 4的體系不適用。 AfJ o b 法 測(cè) 定 絡(luò) 合 物 組 成n / m紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) ? 類型和組成 一、基本組成 光源 單色器 樣品室 檢測(cè)器 顯示 1. 光源 對(duì)光源的要求： 在整個(gè)紫外光區(qū)或可見(jiàn)光譜區(qū)可以發(fā)射連續(xù)光譜，具有足夠的輻射強(qiáng)度、較好的穩(wěn)定性、較長(zhǎng)的使用壽命。 可見(jiàn)光區(qū)：鎢燈作為光源，其輻射波長(zhǎng)范圍在 320～ 2500nm。 紫外區(qū)：氫、氘燈。發(fā)射 185～ 400 nm的連續(xù)光譜。 103 Pa低壓氫氣或氘，低壓氘燈 400V直流電壓?jiǎn)?dòng)，維持電壓 40V。強(qiáng)度比氫等大 35倍，壽命長(zhǎng)。高壓氫燈20226000V交流電壓。 作用： 將光源發(fā)射的復(fù)合光分解成單色光并可從中選出一任波長(zhǎng)單色光的光學(xué)系統(tǒng)。 組成： ①入射狹縫：光源的光由此進(jìn)入單色器； ②準(zhǔn)光裝置：透鏡或反射鏡使入射光成為平行光束 ③色散元件：將復(fù)合光分解成單色光；棱鏡或光柵 ④聚焦裝置：透鏡或凹面反射鏡，將分光后所得單色光聚焦至出射狹縫； ⑤出射狹縫 。 單色器的作用 ? 入射狹縫用于限制雜散光進(jìn)入單色器，準(zhǔn)直鏡將入射光束變?yōu)槠叫泄馐筮M(jìn)入色散元件 (反射光柵或棱鏡 )。后者將復(fù)合光分解成單色光，然后通過(guò)物鏡將出自色散元件的平行光聚焦于出口狹縫。出射狹縫用于限制通帶寬度。 樣品室放置各種類型的吸收池 (比色皿 )和相應(yīng)的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池兩種。在紫外區(qū)須采用石英池，可見(jiàn)區(qū)一般用玻璃池。 利用光電效應(yīng)將透過(guò)吸收池的光信號(hào)變成可測(cè)的電信號(hào)，常用的有光電池、光電管或光電倍增管。 檢測(cè)器的種類和作用 ? 簡(jiǎn)易分光光度計(jì)上使用光電池或光電管作為檢測(cè)器。目前最常見(jiàn)的檢測(cè)器是光電倍增管，有的用二極管陣列作為檢測(cè)器。 ? 光電倍增管的特點(diǎn)是在紫外 可見(jiàn)區(qū)的靈敏度高，響應(yīng)快。但強(qiáng)光照射會(huì)引起不可逆損害，因此高能量檢測(cè)不宜，需避光。 ? 一般單色器都有出口狹縫。經(jīng)光柵分光后的光是一組以角度分布的 λ1,λ2等的光線通過(guò)旋轉(zhuǎn)光柵角度使某一波長(zhǎng)的光經(jīng)物鏡聚焦到出口狹縫。二極管陣列檢測(cè)器不使用出口狹縫 , 在其位置上放一系列二極管的線形陣列 ,則分光后不同波長(zhǎng)的單色光同時(shí)被檢測(cè)。二極管陣列檢測(cè)器的特點(diǎn)是響應(yīng)速度快。但靈敏度不如光電倍增管，因后者具有很高的放大倍數(shù)。 檢流計(jì)提供信號(hào)、打印機(jī)打出 計(jì)算機(jī)進(jìn)行儀器控制、數(shù)據(jù)采集和結(jié)果處理 打印輸出或數(shù)據(jù)保存 5. 結(jié)果顯示記錄系統(tǒng) 分光光度計(jì)的類型 紫外 可見(jiàn)分光光度計(jì)，按其光學(xué)系統(tǒng)可分為 單波長(zhǎng)與雙波長(zhǎng)分光光度計(jì) 單光束與雙光束分光光度計(jì)。 單光束儀器和雙光束儀器的區(qū)別 ? 單光束儀器中，分光后的單色光直接透過(guò)吸收池，交互測(cè)定待測(cè)池和參比池。這種儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于測(cè)定特定波長(zhǎng)的吸收，進(jìn)行定量。 ? 雙光束儀器中，從光源發(fā)出的光經(jīng)分光后再經(jīng)扇形旋轉(zhuǎn)鏡分成兩束，交替通過(guò)參比池和樣品池，測(cè)得的是透過(guò)樣品溶液和參比溶液的光信號(hào)強(qiáng)度之比。雙光束儀器克服了單光束儀器由于光源不穩(wěn)引起的誤差，并且可以方便地對(duì)全波段進(jìn)行掃描。 雙光束紫外分光光度計(jì)光路圖 分子熒光、磷光和化學(xué)發(fā)光 ? 熒光、磷光和化學(xué)發(fā)光分析統(tǒng)稱為發(fā)光分析 (luminescence)。熒光和磷光是分子吸光成為激發(fā)態(tài)分子，在返回基態(tài)時(shí)的發(fā)光現(xiàn)象，又稱光致發(fā)光分析 (photoluminescence)。 ? 發(fā)光分析具有如下特點(diǎn)： ? 靈敏度高。檢測(cè)限比吸收光譜法低 13個(gè)數(shù)量級(jí)。通常在ppb級(jí)。 ? 發(fā)光參數(shù)多，可進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。而吸收光譜法只能研究基態(tài)分子的反應(yīng)。 ? 分析線性范圍比吸收光譜法寬許多。 ? 選擇性比吸收光譜法好。能產(chǎn)生紫外 可見(jiàn)吸收的分子不一定發(fā)射熒光或磷光。 ? 由于能進(jìn)行發(fā)光分析的體系有限，故應(yīng)用范圍不及吸收光譜法廣。但采用探針技術(shù)可大大拓寬發(fā)光分析的應(yīng)用范圍。 熒光 ,磷光和化學(xué)發(fā)光 ? 化學(xué)發(fā)光只是眾多發(fā)光類型的一種，發(fā)光還包括電致發(fā)光 ,生物發(fā)光，光致發(fā)光，摩擦發(fā)光等等 , 發(fā)光機(jī)理各不相同，但都是其它形式的能量轉(zhuǎn)化為光能，化學(xué)發(fā)光提供化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的能量。 ? 熒光、磷光都隸屬于光致發(fā)光。 ? 熒光是由 第一激發(fā)單線態(tài) (兩個(gè)電子自旋方向相反 )至基態(tài)的輻射躍遷。 ? 磷光是指電子從 第一激發(fā)三線態(tài) (兩個(gè)電子自旋方向相同 )到基態(tài)釋放的輻射躍遷 ,相對(duì)而言 ,熒光用得較多 . Jablonski 能級(jí)圖 分子熒光的發(fā)生過(guò)程 三線態(tài)和單線態(tài) ? 激發(fā)態(tài)的多重態(tài)是在強(qiáng)度適當(dāng)?shù)拇艌?chǎng)影響下化合物的原子吸收和發(fā)射光譜中的 譜線的數(shù)目 。 ? 激發(fā)態(tài)呈現(xiàn) (2s+1)條譜線。 s是體系內(nèi)電子自旋量子數(shù)的代數(shù)和。自旋量子數(shù)可以是 +1/2或 1/2。根據(jù)Pauli不相容原理，兩個(gè)電子在同一個(gè)軌道里，必須是自旋配對(duì)的，也就是一個(gè)電子的自旋量子數(shù)是+1/2(用表示 )，另一個(gè)是 1/2(用表示 )。在分子軌道里所有電子都是配對(duì)的時(shí)候，則自旋量子數(shù)的代數(shù)和等于零。多重態(tài) (2s+1)等于 1，分子是在 單線態(tài) ，用符號(hào) S(singlet)表示之。 ? 另外一種情況，分子軌道里有的電子不是配對(duì)，則自旋量子數(shù)的代數(shù)和等于 1，多重態(tài) (2s+1)等于 3，體系是在 三線態(tài) ，用符號(hào) T(triplet)表示之。 ? 如果把在基態(tài)是單線態(tài)的分子的一個(gè)電子激發(fā)到能級(jí)比較高的軌道上去，并且被激發(fā)的電子仍然保持其自旋方向不變，這時(shí) s之和仍然等于零，體系處于單線激發(fā)態(tài)。如果被激發(fā)的電子在激發(fā)后自旋方向發(fā)生了改變，則自旋量子數(shù)之和 s等于 1，表現(xiàn)狀態(tài)的多重態(tài) 2s+1=3，體系在三線激發(fā)態(tài)。 ? 由于吸收同時(shí)自旋轉(zhuǎn)變是禁阻的，因而，電子激發(fā)首先形成單線態(tài)。但是，在吸收之后，單線激發(fā)態(tài)可以通過(guò)兩個(gè)電子中之一的自旋反轉(zhuǎn)變成三線態(tài)。 圖 : 單 線 基 態(tài) （ A ） 、 單 線 激 發(fā) 態(tài) （ B ） 和 三 線 激 發(fā) 態(tài) （ C ）A B CE n e r g yπ π ππππ***基態(tài)、單線激發(fā)態(tài)和三線激發(fā)態(tài) ? 分子在基態(tài)時(shí)電子能量最低，單線態(tài)基態(tài)用 S0表示。把一個(gè)電子從基態(tài)的最高占有分子軌道 (HOMO)激發(fā)到最低空軌道 (LUMO)吸收最少的能量，形成的激發(fā)態(tài)時(shí)第一激發(fā)態(tài)。單線第一激發(fā)態(tài)和三線第一激發(fā)態(tài)分別用 S1和 T1表示。 ? 從 HOMO把一個(gè)電子激發(fā)到比 LUMO能級(jí)更高的軌道，產(chǎn)生比 S1能級(jí)更高的激發(fā)態(tài)以相繼形成比 T1能量更高的激發(fā)態(tài)。對(duì)于這些激發(fā)態(tài)，依能級(jí)提高的順序，分別用 S S S4… 和 T T T4… 表示。 ? 最低激發(fā)單線態(tài)和最低激發(fā)三線態(tài)之間的區(qū)別是它們之間能級(jí)不同。激發(fā)單線態(tài)電子排斥力比較大，因而激發(fā)三線態(tài)比相應(yīng)的激發(fā)單線態(tài)能級(jí)低。 改進(jìn)的 Jablonski圖解 熒光和磷光的產(chǎn)生 ? 激發(fā)態(tài)分子從最低激發(fā)態(tài) S1或 T1經(jīng)輻射回到基態(tài)的發(fā)光過(guò)程可表示如下： 　 S0 + h γ S1　 　 　 吸 收S1 S0 + h γ 39。kf熒 光S1 T1ki s c 系 間 竄 越T1 S0 + h γ 39。 39。kp磷 光T1 + T1 S0 + S1k5T T 湮 滅S0 + S1 2 S0 + h γ 39。k6T T 湮 滅 延 遲 熒 光ki s cES1 S0 + h γ 39。kfT1 熱 活 化 延 遲 熒 光熒光 ? 熒光，又作“螢光”，是指一種光致發(fā)光的冷發(fā)光現(xiàn)象。當(dāng)某種常溫物質(zhì)經(jīng)某種波長(zhǎng)的入射光（通常是紫外線或 X射線）照射，吸收光能后進(jìn)入激發(fā)態(tài)，并且立即退激發(fā)并發(fā)出比入射光的的波長(zhǎng)長(zhǎng)的出射光（通常波長(zhǎng)在可見(jiàn)光波段）；而且一旦停止入射光，發(fā)光現(xiàn)象也隨之立即消失。具有這種性質(zhì)的出射光就被稱之為熒光。 ? 磷光 (Phosphorescence)： 不同多重度的狀態(tài)間輻射躍遷的結(jié)果，如T1→S 0； Tn→S 0則較少。由于該過(guò)程是自旋禁阻的 ，因此與熒光相比其速度常數(shù)要小的多。 激發(fā)光譜和發(fā)射光譜 ? 大多數(shù)分子吸收光能后躍遷至 S1的高振動(dòng)能級(jí)或更高能級(jí)的 S2， S3，經(jīng)碰撞失去多余能量回到激發(fā)態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)。 ? 熒光是從第一激發(fā)態(tài) S1的最低振動(dòng)能級(jí)返回基態(tài) S0的各振動(dòng)能級(jí)時(shí)的光輻射。因此，吸收光譜的各個(gè)譜帶間隔與激發(fā)態(tài)的振動(dòng)能級(jí)能量差對(duì)應(yīng)，熒光的發(fā)射譜帶間隔與基態(tài)的振動(dòng)能級(jí)能量差相等。因此，激發(fā)態(tài)與基態(tài)的振動(dòng)能級(jí)間隔類似時(shí)，吸收光譜與熒光光譜呈鏡象對(duì)稱。 ? 固定某一發(fā)射波長(zhǎng)，測(cè)定該波長(zhǎng)下的熒光發(fā)射強(qiáng)度隨激發(fā)波長(zhǎng)變化的光譜，便得到熒光激發(fā)光譜。 ? 固定某一激發(fā)波長(zhǎng)，測(cè)定熒光發(fā)射強(qiáng)度隨發(fā)射波長(zhǎng)變化的光譜，得到熒光發(fā)射光譜，又稱熒光光譜。 熒光光譜的特點(diǎn)： ? 斯托克斯位移 (stokes shift)： 與激發(fā)光譜相比，熒光光譜的波長(zhǎng)總是出現(xiàn)在更長(zhǎng)的波長(zhǎng)處。這是由于熒光總是從最低激發(fā)單線態(tài)回到基態(tài)時(shí)所發(fā)射的輻射，而激發(fā)過(guò)程有可能將分子激發(fā)到高的振動(dòng)能級(jí)或更高的電子能級(jí)上去。振動(dòng)、熱輻射等使分子失去能量。即激發(fā)與發(fā)射熒光間的能量損失是斯托克斯位移產(chǎn)生的主要原因。其他如溶劑效應(yīng)、激發(fā)態(tài)分子的反應(yīng)也會(huì)引起斯托克斯位移。 熒光發(fā)射光譜與激發(fā)波長(zhǎng)無(wú)關(guān)。 激發(fā)光譜與發(fā)射波長(zhǎng)無(wú)關(guān)。吸收光譜可以有幾個(gè)吸收帶，而熒光發(fā)射總是從 S1到 S0的過(guò)程，一般只有一個(gè)發(fā)射帶，且與激發(fā)波長(zhǎng)無(wú)關(guān)。同時(shí)發(fā)射的量子產(chǎn)率基本上與激發(fā)波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，故激發(fā)光譜與發(fā)射波長(zhǎng)無(wú)關(guān)。 發(fā)光量子產(chǎn)率 ? 發(fā)光量子產(chǎn)率為發(fā)光物質(zhì)發(fā)射的光子數(shù)與吸收的激發(fā)光光子數(shù)之比。即： f=發(fā)射的光子數(shù) /吸收的光子數(shù) f在 1之間有分析價(jià)值。 ? 量子產(chǎn)率的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法可采用參比法。 ? 比較待測(cè)發(fā)光體和已知量子產(chǎn)率的參比發(fā)光體在同樣條件下測(cè)得的校正熒光 (或磷光 )光譜的積分發(fā)光強(qiáng)度 F及其在該激發(fā)波長(zhǎng)下的吸光度 A，可以求得待測(cè)發(fā)光體的量子產(chǎn)率 ? 參比可采用 硫酸奎寧 (fs =)等。 奎寧 (quinine) NOH ON奎 寧 , 金 雞 納 堿 , q u i n i n e分子結(jié)構(gòu)與熒光 ? 分子中必須具有大的共軛 π鍵結(jié)構(gòu)。共軛度越大，發(fā)射波長(zhǎng)紅移，發(fā)光強(qiáng)度增加。 ? 一般具有高度共軛穩(wěn)定性的芳香族化合物有熒光。單個(gè)雜環(huán)芳烴無(wú)熒光，而其與苯環(huán)共軛就有熒光。 ? 具有剛性平面性結(jié)構(gòu)的分子熒光量子產(chǎn)率高。如芴的量子效率 ()遠(yuǎn)大于聯(lián)苯 ()。 ? 量子效率：發(fā)射熒光的激發(fā)態(tài)分子占總分子數(shù)的百分率。 ? 絡(luò)合劑與金屬絡(luò)合后，剛性增強(qiáng)，熒光也增強(qiáng)。 熒光分子在固體基質(zhì)表面的熒光強(qiáng)度高于溶液中，是由于被基質(zhì)剛性化了之故。 熒光猝滅 分子間碰撞猝滅 溫度升高，分子間碰撞幾率增大，導(dǎo)致非輻射失活的外轉(zhuǎn)換增加。因此大多數(shù)熒光分子溫度升高時(shí)