奎宁荧光的氯离子猝灭
用脉冲激光激发酸性奎宁溶液,记录荧光衰减,拟合出寿命;换几种氯离子浓度,从施特恩–福尔默图求出猝灭速率常数,并与扩散控制极限比较。
实验目的 测定奎宁在 0.5 M 硫酸中的荧光寿命和氯离子的双分子猝灭速率常数,并判断猝灭是动态的还是静态的。
操作步骤
- 选 0 mM 的样品,点“发射激光并拟合”。在对数坐标下,衰减的尾部是一条直线,斜率给出寿命 τ₀。
- 依次测 5、10、20、30、40、50、60 mM 氯离子的样品,每次都记录拟合的寿命。
- 看施特恩–福尔默图:1/τ 对 [Cl⁻] 的斜率是 k_q,截距是 1/τ₀。算出 K_SV = k_q τ₀。
- 把 k_q 与紫色带(扩散控制极限 8RT/3η)比较:几乎每次碰撞都猝灭吗?
- 切换到“假想配合物”再测一遍,比较寿命和稳态荧光的变化,说明氯离子属于哪种猝灭。
注意观察
- 不加氯离子时寿命约 20 ns;60 mM 氯离子使寿命缩短到约 3 ns。
- 1/τ 对 [Cl⁻] 是直线,斜率约 5 × 10⁹ M⁻¹ s⁻¹,接近而略低于扩散控制极限。
- 对假想的配合物,荧光变暗而寿命不变——与氯离子的实际行为相反。
真实实验室
- 氮分子激光器和光电倍增管都用千伏级高压电源;激光是看不见的紫外光,全程戴防紫外护目镜,光路封闭在无反射的挡板里。
- 仪器响应约 2.5 ns,很快的衰减会被它拉宽:寿命只有几纳秒时,要把指数衰减与仪器响应卷积后再拟合。
- 奎宁在酸中稳定一年以上,荧光也不被溶解氧猝灭,所以样品不必除氧;硫酸储备液浓度较高,溅到皮肤上要尽快冲洗。