解：a?Abc?1.0?0.46747.010002?5.0100?2.0?10L?g2?1?cm?1
??aAArr?2.0?10?55.85?1.11?10L?mol4?1?cm?1
S???55.851.11?104?0.0050?g?cm?2
54.若甲基橙的浓度为2.0×10-4mol/L时，在不同的pH缓冲溶液中，以1.0cm吸收池于520nm波长下测得如下数据： pH 0.88 1.17 2.99 0.692 3.41 0.552 3.95 0.385 4.89 0.260 5.50 0.260 A 0.890 0.890 计算甲基橙的pKa值。 解：依题意可见在520nm波长下HIn和In-都有吸收，所以
A??HIn[HIn]??In?[In]??HIn?[H]c[H]?Ka????In?Kac[H]?Ka?
整理后得：Ka?c?HIn?AA?c?In??[H] c?HIn?Aa，c?In??Ab
Ka?[H]?Aa?AA?Ab pKa?pH?lgA?AbAa?A
由题中数据知Aa为pH<1.17时之A值，Ab为pH>4.89时之A值，而A为某pH时的吸光度值。 pKa?3.41?lg0.552?0.2600.890?0.552?3.35
4
55.某有色溶液以试剂空白作参比时，选用1.0cm吸收池，测得T=8.0%。已知κ=1.1×10 L·mol-1·cm-1，若用示差法测量上述溶液，需多大浓度的溶液作为参比才能使测量的相对误差最小？
解：I法：测量相对误差最小时的T=36.8%，故标尺扩大的倍数应为
100%Ts36.8%8.0%?4.6(倍)
选做参比液的透光率Ts，则
?4.6，Ts?21.7%
cs??lgTs?b??lg0.2171.1?10?1.04?6.1?10?lgT?5mol??L
?lg0.080?4?1?1II法：有色液的浓度为c??c??A?0.4341.1?10?1.0?4?b?1.1?10?1.0?54?1.0?10mol?L
?b4?3.9?10?5mol?L
?5?1cs?c??c?1.0?10
?3.9?10?6.1?1025
mol?L
?1
56.用一般分光光度法测量0.0010mol·L锌标准溶液和含锌的试液，分别测得A=0.700和A=1.00，两种溶液的透光度相差多少？如果用0.0010mol·L锌标准溶液作为参比溶液，试液的吸光度是多少？示差分光光度法与一般分光光度法相比较，读数标尺放大了多少倍？
解：当A=0.700时，T=20%；A=1.00时，T=10% 故两种溶液透光度之差是：ΔT=20%-10%=10%
若将标准溶液的透光20%作为100%计，则试液的透光度T?A??lgT??lg50100?0.301
10020*
-1
-1
1.0?0.100.20?50%
示差法将读数标尺放大的倍数为 ?（倍）557.丙酮在己烷和水中测定时，其n→π跃迁分别出现在264.5nm和279nm试计算丙酮在水中所生成氢键的强度。
解：由于丙酮在极性溶剂中测定时，丙酮羰基氧的n电子可以与溶剂水分子形成氢键，当n电子实现n→π*跃迁时，氢键也随之断裂，吸收波长（264.5nm）的部分能量是用来破坏氢键。而在非极性溶剂中测定时，未形成氢键，也就无需破坏氢键，它所相应的能量全部用来实现n→π跃迁。因此，在两种溶剂中所需能量的差值相当于形成氢键的强度。 所以丙酮在水中时，λ=264.5×10-7cm，则有 E?6.02?1023?6.62?10?34?3?1010/264.5?10?7?452.69kJ?mol 同理丙酮在己烷中时有：E?429.17kJ?mol?1?1*
所以氢键的强度为：452.69-429.17=23.52kJ·mol-1。
关于一般分光光度法测定单组分和多组分测定的计算参照化学分析内容。
《分子发光分析》复习题
1.名词解释：
单重态与三重态：电子激发态的多重性用M=2S+1,S为电子自旋量子数的代数和，其数值为0或1。根据Pauli不相容原理，分子中同一轨道所占据的两个电子必须具有相反的自旋方向，即自旋配对。假如分子中全部轨道里的电子都是自旋配对的，即S=0，分子的多重性M=1，该分子体系便处于单重态，用符号S表示。大多数有机物分子的基态是处于单重态的。如果电子在跃迁过程中还伴随着自旋方向的改变，这时分子便具有两个自旋不配对的电子，即S=1，分子的多重性M=3,分子处于激发的三重态，用符号T表示。处于分立轨道上的非成对电子，平行自旋要比成对自旋更稳定些（洪特规则），因此三重态能级总是比相应的单重态能级略低。
量子产率：是发荧光的分子数与总的激发态分子数之比，也可定义为物质吸光后发射的荧光的光子数与吸收的激发光的光子数之比值。即：
??发射的光子数吸收的光子数
荧光：当分子处于单重激发态的最低振动能级时，去活化过程的一种形式是以10-9～10-7s左右的短时间内发射一个光子返回基态，这一过程称为荧光发射。 磷光：激发态分子经过系间跨越到达激发三重态后，并经过迅速的振动驰豫到达第一激发三
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重态（T1）的最低振动能级上，从T1态分子经发射光子返回基态。此过程称为磷光发射。由此可见。
荧光与磷光的根本区别是：荧光是由激发单重态最低振动能层至基态各振动能层的跃迁产生的，而磷光是由激发三重态的最低振动能层至基态各振动能层间跃迁产生的。 系间跨越：系间跨越指的是不同多重度状态间的一种无辐射跃迁过程，该过程是激发态电子改变其自旋状态，分子的多重性发生变化的结果。如S1→T1，使原来两个自旋配对的电子不再配对。
振动驰豫：当分子吸收光辐射后可能从基态的最低振动能级（υ=0）跃迁到激发态Sn的较高的振动能级上去。在凝聚相体系中（如在液相或压力足够高的气相中）分子间碰撞的几率很大，激发态分子可能将过剩的振动能量以热的形式传递给周围的分子，而自身从Sn的高振动能级失活到该电子能级的最低振动能级上，这一过程称为振动驰豫。
重原子效应：一般是指在发光分子中，引入质量相对较重的原子时而出现磷光增强和荧光减弱的现象。
荧光发射光谱：固定激发波长，扫描发射波长所得到的荧光强度随波长变化的关系曲线。 荧光激发光谱：固定发射波长，扫描激发波长所得到的荧光强度随波长变化的关系曲线。 化学发光分析：利用某些化学反应所产生的光发射现象而建立的一种分析方法。
2.分子发光包括 分子荧光 、 分子磷光 和 化学发光 。
3.受激单重态的平均寿命约为 10-5~10-8 s，受激三重态的平均寿命约为 10-4~1 s。
4. 极性 溶剂对荧光的光谱干扰最小，荧光光谱分析中的主要光谱干扰是 溶剂产生的散射光。
5.在极稀溶液中，荧光物质的浓度 增加 ，荧光强度 增加 ，在高浓度时荧光物质的浓度增加，荧光强度 减小 。
6.溶液温度降低，荧光效率 增大 ，荧光强度 增强 。 7. 重原子 基团能使单重态转入三重态。
8. 分子由较高振动能级向同一电子态的最低振动能级的非辐射跃迁称为 振动弛豫 。 9.分子荧光与化学发光均为第一激发态的最低振动能级跃至基态中各振动能级产生的光辐射，它们的主要区别在于（ ）
A.分子的电子层不同 B.跃至基态中的振动能级不同 C.产生光辐射的能源不同 D.无辐射弛豫的途径不同 10.三重态的电子排列应为：（ ） A.全充满 B.半充满 C.
?? D.
??
11.根据下列化合物的结构，判断哪种物质的荧光效率最大？ A.苯 B.联苯 C.对联三苯 D.9-苯基蒽 12.试比较分子荧光与化学发光。
答：分子荧光是由于分子的外层电子在辐射能的照射下，吸收能量跃迁至激发态，再以无辐射弛豫转入第一电子激发态的最低振动能级，然后跃回基态的各个振动能级，并产生光辐射。 化学发光是由于分子的外层电子在化学能的作用下使分子处于激发态，再以无辐射弛豫转入第一电子激发态的最低振动能级，然后跃回到基态的各个振动能级，并产生光辐射。
它们的区别在于能源不同前者是辐射能，后者是化学能。它们均为分子外层电子的跃迁，产生的光辐射为紫外或可见光。
13.何谓分子荧光猝灭？荧光猝灭有哪几种类型？ 答：荧光分子与溶剂分子或其它溶质分子的相互作用引起荧光强度降低的现象称为荧光猝灭
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也叫荧光熄灭。这些引起荧光强度降低的物质称为猝灭剂或熄灭剂。主要类型有： （1）碰撞猝灭。溶液中荧光物质分子与猝灭剂分子相碰撞，前者损失能量而导致荧光强度降低。
（2）能量转移。这种猝灭作用产生于猝灭剂与处于激发单重态的荧光作用后，发生能量转移，使猝灭剂得到激发。
（3）氧的熄灭作用。可能是由于顺磁性的氧分子与处于单重激发态的荧光物质分子相作用，促进形成顺磁性的三重态荧光分子，即加速系间窜跃所致。
（4）自熄灭和自吸收。当荧光物质浓度较大时，常会发生自熄灭现象，使荧光强度降低。这可能是由于激发态之间的碰撞引起能量损失。当荧光物质的荧光光谱曲线与吸收光谱曲线重叠时，荧光被溶液中处于基态的分子吸收，称为自吸收。 14.试简述溶液环境对荧光强度的影响。
答：（1）溶剂效应 荧光物质在不同溶剂中的荧光光谱的形状和位置不同。
（2）温度的影响 一般地，随温度降低，溶液中荧光物质的量子效率和荧光强度将增大，并伴随光谱的蓝移。当温度升高时，荧光量子效率下降，这是由于当温度降低时，介质的黏度增大，溶剂地驰豫作用大大减小，而温度升高时，碰撞频率增加，时外转换的去激发概率增加。因此选择低温条件下进行荧光检测将有利于提高分析的灵敏度。
（3）pH值的影响 对于含有酸性或碱性基团的荧光物质而言，溶液的pH将对这类物质的荧光强度产生较大的影响。因此在荧光测量中往往需要控制溶液的pH值。此外，溶液的pH也影响金属配合物的荧光性质。
（4）内滤作用和自吸现象 溶液中若存在着能吸收激发或荧光物质所发射光能的物质，就会使荧光减弱，这种现象称为“内滤作用”。内滤作用的另一种情况是荧光物质的荧光发射光谱的短波长一端与该物质的吸收光谱的长波长一端有重叠。在溶液浓度较大时，一部分荧光发射被自身吸收，产生所谓的“自吸收”显相而降低了溶液的荧光强度。 15.说明荧光分光光度计与普通分光光度计结构有何异同点？ 答：相同点：主要结构都由光源、单色器、液槽及检测器组成。
不同点：（1）荧光分光光度计的光路结构与普通分光光度计不同。前者检测器在激发光源的直角方向检测以消除入射光及散射光的影响，后者两者在直线方向。
（2）单色器数量不同。前者有两个单色器即激发光单色器和发射光单色器，激发光单色器用来得到所需要的激发光波长，发射光单色器可用来消除溶液中可能共存的其它光线的干扰，以获得所需要的荧光。后者结构中只有一个单色器。
16.试分析荧光（磷光）分析法比紫外可见吸收光谱法灵敏度高的原因。 答：荧光分析法是最灵敏的分析方法之一，其灵敏度在很多情况下比紫外可见吸收光谱法要高很多，所以更适合于低浓度的分析。这两种方法在灵敏度方面的差别主要由于与浓度相关的参数的测量方式不同。在分子发光中荧光强度If（或林光强度IP）直接同荧光（或磷光）物质的浓度成正比。这里与浓度相关的参数是在很小噪声背景（因为是在与入射角成90°方向上检测）下的荧光（磷光）发射信号。可以用增强入射光强度I0或增大荧光（磷光）放大倍数来提高灵敏度。在分光光度法中，吸光度A与物质的浓度成正比，与浓度相关的参数为A=lg（I0/I），所以不但要测量透过试样的光强度I，还要测量入射光强度I0。当试样浓度很低时，吸收微弱，I和I0非常接近。在这种情况下，要让检测器去区分两个较大信号的微小差别是十分困难的。另外，如果增强入射光强度I0，I也按比例变化，所以对吸光度A的数值无影响；若提高检测器信号的放大倍数，其放大作用对I和I0有相同效应，故对A也不会有什么净增益。所以分子发光分析法的灵敏度一般要比相应的分光光度法的灵敏度高2~4个数量级。
17. 萘在下面哪种溶剂中将具有最大的荧光？为什么？
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