Н. В. Новоселова физико-химические методы анализа курс лекций

Контрольные вопросы 
1. Какова функция монохроматизатора в атомно-абсорбционных при-
борах? 
2. В чем преимущества и недостатки водородного пламени? 
3. Какие элементы можно определить атомно-абсорбционным 
методом? 
Практическое применение: изобразите принципиальную схему 
атомно-абсорбционной установки. 
 
Лекция № 8 
ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ АНАЛИЗ 
8.1. Теоретические основы. 
8.2. Классификация различных видов люминесценции. 
8.3. Основные узлы приборов. 
8.4. Характеристика и закономерности люминесценции. 
8.5. Практическое применение. 
8.6. Общая характеристика метода. 
8.1. Теоретические основы. Люминесцентный анализ – совокуп-
ность оптических методов анализа, основанных на явлении люминес-
ценции. Согласно определению С.И. Вавилова люминесценцией на-
зывают свечение, избыточное над температурным и обладающее дли-
тельностью не менее чем 10
-10
с, что превышает период световых ко-
лебаний, т.е. свечение вещества, возникающее при его возбуждении 
различными источниками энергии. От излучения нагретых тел она 
отличается своей неравновесностью: люминесценция практически не 
использует тепловую энергию излучающей системы, поэтому ее час-
то называют холодным светом. 
Люминесценция возникает в результате электронного перехода при 
возвращении частиц из возбужденного состояния в нормальное. Поглоще-
ние молекулой кванта света осуществляется за очень короткое время, затем 
происходит переход электрона на нижний колебательный подуровень воз-
бужденного состояния. Таким образом, молекула преобразует поглощен-
ную энергию в собственное излучение. Возвращение молекулы из нижнего 

---

61 
колебательного состояния в невозбужденное состояние может произойти 
тремя путями: 
1. Потеря молекулой энергии в виде теплоты в результате 
столкновений с другими частицами (процесс внутренней 
конверсии). 
2. Возвращение молекулы на любой колебательный подуро-
вень основного состояния с испусканием энергии в виде 
кванта света без изменения спина электрона (флуоресцен-
ция). 
3. Переход молекулы из возбужденного состояния в метаста-
бильное состояние, а затем в основное либо в результате 
внутренней конверсии с выделением теплоты, либо с выде-
лением кванта света (фосфоресценция). 
Происхождение люминесцентного излучения поясняется схемой 
на рисунке 1. Здесь схематически изображены основной и возбужденные 
(синглетный и триплетный) электронные уровни молекулы. 
На каждый электронный уровень накладываются колебательные 
подуровни с квантовыми числами 0, 1, 2, 3, и т.д. При поглощении 
кванта света электрон переходит с основного уровня на более высо-
кий, соответствующий возбужденным синглетному (антипараллель-
ные спины) и триплетного (параллельные спины) состояниям. Пря-
мой переход основного синглетного в возбужденное триплетное со-
V
'
=3 
V'=2 
V
'
=1 
V
'
=0 
V=3 
V=2 
V=1 
v
=0
V=0 
V
''
=3 
V
''
=2 
V
''
=1 
V
''
=0 
Рис. 1. Схема энергетических уровней молекулы, поясняющая возник-
новение люминесцентного излучения:
– электронные уровни, V–колебательные 

---

62 
стояние запрещен по спину и практически не наблюдается. Энергия 
триплетного состояния несколько меньше, чем синглетного. Три-
плетные уровни могут заполняться за счет интеркомбинационной 
конверсии. При комнатной температуре молекулы обычно находятся 
в основном состоянии и почти все электронные переходы при погло-
щении света происходят с нижнего (основного) колебательного поду-
ровня на различные колебательные подуровни возбужденного синг-
летного состояния. 
Возбужденная молекула за счет колебательной релаксации при 
столкновении с окружающими молекулами очень быстро по сравне-
нию со временем электронного перехода теряет избыточную колеба-
тельную энергию и переходит на основной колебательный уровень 
возбужденного электронного состояния. 
При переходе с основного колебательного подуровня возбуж-
денного синглетного состояния на какой-либо колебательный поду-
ровень основного электронного состояния происходит излучение 
кванта света. Этот процесс называют флуоресцентный.