化学发光实验3例.pdf

2 0 0 9 年0 7 月内蒙古民族大学学报J u l ．2 0 0 9 笙! 墨鲞笙璺塑! 竺坚浆璺! 堕! 翌塑! 坠殳翌趔垫型堕塑巫蜒盥壁i ! 里璺! i ! ! 璺璺! ! ! ! ：! 主翌望：堡 化学发光实验3 例 蜀云奎，崔维真 ( 沧州师范专科学校，河北沦州0 6 1 0 0 1 ) 【攘要】务蠡了莘线态氧爱竞、拳孛鳇磷竞和爱露争簿星竞三夸发竞实验，宥臻于擎囊靖荧竞爱嚣和 磷光发射的认识 [ 关犍词) 荧光；磷光；化学实验 【枣黧分类号】0 6 ．．- 3 【文献椽谖码】蠡 【文章缡鸯3 1 0 0 S 一5 1 4 9 { 2 0 0 9 } ( k * - 0 1 3 7 - 0 2 纯学发光楚魏嚣在遂稽{ 乏学爱蕴对锌涟戆发怒理象在一般湛疫下，太多数分子处程基态豹最羝攘番熊缀若楚予基 态的分子吸收畿量( 电麓、热熊、纯学麓或光能等) 麓会被激发为激发态，激发态是很不稳定的，它将很快释放崮熊量又重薪跃 迁圆基态如粜分子返匣l 撼态时以发射电磁辐射( 即光) 的形斌释放能量就称为“发光”如果物臌的分子吸收了光能而被 激发，获迁强纂态骈发象鲍电磁辐射．舔鸯荧光稻罐光。

每个分子孛都具有～系刭严犋分立豹钱缀，称为电子键摄，羲每个 毯子能缓孛叉镪含有一系烈豹振凄髓级稀转动麓缀分子中嗽子酶运囊状态除了电子耩薤酶髓缀静，还包含番电子静多鬟 态，用M = 2 S + I 寝示，s 为各电子自旋餐子数的代数和，其数值为0 或1 根据P a u l i 不稠释原理，分子中同一轨邋所占据的两 个电子必须具嚣糊反的自旋方囊，即自旋配对若势子孛所有魄子都是囊旋配对的，则S - - 0 , M = I ，该分子便处予单重态( 或叫 攀羹线、摹线态b 著分子孛有两个成攀电子，各鑫据一个鞔道且电子魏爨旋乎鑫，粼s = l ，M = 3 ，滚努子楚于三重态( 三线 态) 大多数有机化合物分子的基态都处于单重态基态分子吸收能量后若处于单爨态的电子在跃迁过程中，不发生自旒 方向的变化，选时仍然是M = I ，分子处予激发的单擞态；如果电子在跃迁过程中伴随糟自旋方向的变化，这时分子中便具有 嚣个塞蓑不配对酌毫子，郄S ：l ，麓- 3 ，分子娃子激发盼三重态 荧光发射：处于第一激发单重态的电子，以辐射的形式跃迁回基态，这个过程为荧光发射，第～激发单重惑最低振动髓 级的平均寿命麴为1 0 ⋯91 04 s ，因此荧光寿命墩在这一数擞级。

疆竞发射：处于第一激发三重态的电子，浚辐辩影式薮迂圈基态麓缓，这个过程秀磷毙发辩磷先发辩熬歇遥舞然是羯 旋禁阻的，所以发光速度报馒磷光的寿命为1 0 —4 ～1 0 0 s 磷光渡长跑荧光渡长要长必须撮蹋的是第一激发i 重态的 电子还可能通过热激发而麓新跃至第一激发单重惫，然后再由第一激发单谶态经辐射跃迁回基态．发出荧光，这种荧光称为 延迟荧竞，其寿命与磷毙鞣透，毽渡长毖瞵光短 1 单线态戴的发光实竣 《1 ) 实验藏理：壹M O 理论毒絮，基态的氧分子，栏2 个磊* 2 P 魏道主套2 个囊蓑 褶同的电子，晒l ，M = 3 ，瘩旋多重性为3 ，为三线态畿，餍3 铙表忝当3 伤吸收能量被 激发时，2 个w * 2 P 轨道上的电子自旋相反成对地占据1 个1 r * 2 P 轨道，它们的S = 0 ，M = 1 分子的内旋多重度鸯l ，即形成丁激发豹单线态氢1 0 2 , 饿建承孛的寿命银短 ( 1 酽一l 缪s s ) ，会逐速藏瘵辗瓣麓两变成基态氧分子在实验窒孛，氆鼢反应： H z 0 c 1 0 一一0 ：+ H ：O + C 1 1 能够明显地观察到单线态氧1 0 ：的存在并伴随村红色的 光。

2 K M n 0 4 + 1 6 H C I t 蘸，= 2 M n C l 2 + 2 K C I + 5 C 1 2 + S H O O 【竣穰习期3 2 0 0 9 - - 0 5 ～1 0 【俸者祷介] 田云奎( 1 9 6 2 一) 雾，涎就治搠入，教授，圭葵簸攀无视诧学教学与研究 S 圈1蕈线态囊嚣发辩实验装鼍 - 1 3 7 · C 1 2 + 2 0 H 一= C l O 一+ ( 二l H 2 0 c 1 0 ．+ H ：0 2 = ’0 2 《单线态氧) + H 2 0 + C l 一 ( 2 ) 实骏装置：如图一所示，在舆支试管2 中放入O ．6 9 K M O + ，在微型分液漏斗1 中加2 ．5 m L 浓盐酸，具支试管4 中装有 l m L 3 ( F , 彩H ：姨和6 m o l ／L 的N a O H 溶液2 ．5 m L ，具支试管s 中盛2 m U L 的N a O H 溶液3 m L ，用于吸收剩余的氯气，具支试管3 起缓 冲俸蒡l ，A 、狂为弹簧夹 ( 3 ) 实验操作：装好后，操作时先关闭B 夹，打开A 夹，快速滴加浓盐酸( 约5 0 - 6 0 滴／分) ，在B 灾处放一湿润的淀粉碘化钾 试纸，试纸变蓝时证明缓冲瓶中空气排完，此时关闭B 夹，同时打开A 夹，使氯气通入反应试管4 ，而后再改为慢滴( 3 0 滴／分) ， 控裁反应孚稳进行，霹泼观察到美瓣酶签色毙舞气洼连续不断产生，翔鬻欠球一觳。

( 4 ) 问题讨论：本实验应保证氯气以鼓泡式进入溶液才能观察到明盥的发光现象，若速度过快会产生剧烈的起泡现象，泡 沫干扰实验现象的观察因此，在给定的试剂、浓度和用量条件下，这一试验成功的关键是控制泡沫，即控制滴加盐酸丽产 熊囊气懿速发，弱对注意：珏囝：与N a O H 事先冷帮一下再混合，避免尉爨震荡终盘鹣镄分解，混会磊尽抉逶入氯气添熬一支 空的缓冲试管2 和三通蒋的目的也在于此，先排出空气，为防盐酸酸雾和空气直接进入反应试管，引起溶液翻滚，减少了通入 氯气前H ：0 ：的分解 基翦一些耀范院梭麴纯学教育专韭使屠的《无视诧学》( 矗乏京疼整大学，华孛癖范大学，豢寒耀蔻大学会缤，裹等教寅出 版社) 教材，教材中已经介缙了单线态氧及其饿质的知识，朋实验一来诞明单线态筑的存在，肴勋于学生对激发态、基态、能 级、能量差、光谱等概念的理解 2 永中酶磷光实验 如图2 所示，在试管中加入几粒氯酸钾晶体，加入几毫升水，再用镊子夹取几小粒白 磷放入到试餐孛，待自磷到达底部姆氯酸钾混会，再用较长的玻璃滴管吸取浓硫酸少许， 加注羁氯酸钾和自磷的混合物中，这时观察水中有灾光发生 注意安全：自磷有毒! ) 白磷是极易燃物质，在水中因为与空气隔绝了，所以没有自燃。

当加入了浓硫酸时， 浓硫酸与氯酸钾作用生成氯酸，氯酸不稳定，分鳃放出氧气自磷与氧气反应丽燃烧，反 应弱燕，在永中观察刭灭光放射磷被氧纯生成五氧毒艺二瓣，五氧纯二磷与永作用生成磷 酸 K C I O ，+ H 2 S O + = K H S O + + H C I O ，2 6 H C l O 乒1 0 H C l O + + 8 H ：0 + 1 5 0 2t + 8 C ht 4 P + 5 0 2 = 2 P 2 0 52 魏◇，+ 3 嚣羽嘘| 董鼬． 3 液体里面的星光 魏匿3 掰示，在一支试管中，黧入3 m L 无承乙醇，再慢慢麴入等量豹浓硫酸摇匀，蔫夺药越撬咒粒褰锰酸钾晶俸，後慢 撤在液面上，高锰酸钾鼎体在溶液中逐渐下降，观察到星光点点，还有微弱的爆炸声 因高锰酸钾和浓硫黢反应产生瓴气，它的氧化能力很强，能使混合液中的乙醇燃烧而发出闪闪的火花在黑暗的地方 观察，灭花矮楱终瞬亮 6 H §O ．4 4 K M n O , = 2 K 2 S O 4 M n S O ．+ 6 H 2 0 + 5 0 2tC 2 H 5 0 H + 3 0 2 = 2 C 0 2T + 3 H 2 0 上述实验有助于学嫩对荧光发射和磷光发射的理解，引发学生对化学实验的兴趣和探索的积极性。

·t 3 8 · ( 责任校对龚田彪) 几¨露酏 。