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物质产生荧光的条件

时间:2022-11-17 百科知识 版权反馈
【摘要】:物质分子必须有一定的量子产率,量子产率等于零的物质不能发射荧光。物质发射的荧光量子数和吸收的激发光量子数的比值称为量子产率,用Ψ表示,其计算公式为Ψ的极大值为1,即每吸收一个光量子就发射一个光量子。事实上大部分物质的Ψ值都小于1,可用量子产率来表示不同物质产生荧光的情况。荧光量子产率表示物质发射荧光的本领,是荧光检测的基本参数之一。

3.1.2 物质产生荧光的条件

并不是所有的物质都能产生荧光,物质要发出荧光,必须具备一定的条件。在许多有机物和无机物中,只有少部分物质会发生强的荧光,它们的激发光谱、发射光谱及荧光强度与其自身的结构有密切的关系。强荧光物质在分子结构上往往具有如下特征。

(1)物质的分子必须有强的紫外或可见光吸收结构,才可能有荧光产生。分子中能发射荧光的基团称为荧光团。

(2)物质分子必须有一定的量子产率,量子产率等于零的物质不能发射荧光。这是因为处于电子激发态的分子有许多方式把激发能释放出来,而荧光发射只是其中的一种。物质发射的荧光量子数和吸收的激发光量子数的比值称为量子产率(或称荧光效率),用Ψ表示,其计算公式为

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Ψ的极大值为1,即每吸收一个光量子就发射一个光量子。事实上大部分物质的Ψ值都小于1,可用量子产率来表示不同物质产生荧光的情况。荧光量子产率表示物质发射荧光的本领,是荧光检测的基本参数之一。

(3)具有大的共轭π键结构。共轭体系越大,π电子越容易激发,越容易产生荧光。大部分荧光物质都有芳香环或杂环。芳香环越大,其荧光峰移向波长长的方向,且荧光强度也往往较强。具有相同共轭环数的芳香族化合物,线性环结构的荧光波长比非线性结构的长。

(4)具有刚性平面结构。荧光量子产率高的荧光物质,其分子多为平面构型,并具有一定的刚性。

(5)适宜的环境。因为一种物质吸收光的能力及量子产率都与物质所处的环境紧密相关,环境条件影响分子对能量的吸收和损耗,所以环境常常是决定物质量子产率高低甚至能否发射荧光的重要因素,如溶剂、溶液的pH值、温度等。

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