荧光棒

一、荧光棒的介绍

荧光棒 长18～20厘米,黑夜火里明亮耀眼,颜色鲜艳:红、黄、蓝、绿、粉、紫,五光十色,煞是好看,孩子们爱不释手。

棒由装有不同液体的塑料管和玻璃管两个部分组成， 使用方法：将荧光棒轻轻弯曲，折断塑料管中的玻璃管，轻轻摇动，使两种液体充分混合，以达到最佳发光效果。 一般光棒都设计可以发光3~8小时。

荧光棒的发光时间： 荧光棒的发光时间目前可由4小时～48小时。 荧光棒发光时间的长短与环境温度成反比（即：环境温度越高，荧光棒的发光时间越短）、与荧光棒的初始亮度成反比（即：荧光棒刚折亮时的亮度越高，发光时间就越短）。 根据荧光棒的这些特性，我们把已经发光的荧光棒放在低温环境中（如：冰箱、冷柜），就可以抑制荧光棒中两种液体的化学反应，取出后可继续使用。

介绍了这么多有关荧光棒的知识后,大家肯定会有这么一个问题浮现在脑海 生活中 如此常见 的荧光棒究 竟为什么会 ? 发光呢?

二草基草酸酯和过氧化氢发生化学反应, 生成一种双氧基中间体储能物; 线性稠合芳烃如蒽的衍生物作为荧光剂在发生化学反应条件下, 其分子结构保持不变, 其作用是转移化学能和发射荧光, 加邻苯二甲酸二甲酯、叔丁醇等溶剂和一些抗氧化剂等。将这些组分分别组装于几个容器中, 使用时, 只要将它们混合即可发光。 过氧草酸酯的发光过程, 可以用上面方程式来表示

此化学发光属双氧基化合物分解型, 其发光机理可分为: (1)过氧化氢对草酸酯的羰基亲核进攻, 生成能产生高能量的双氧基环状中间体二氧杂环丁二酮; (2)中间体分解将能量传递给受体荧光分子, 使之处于激发状态; (3)这种激发态分子从激发单重态回到基态, 释放出光子即发出荧光。总的发光过程可用右式表示

过氧草酸酯化学发光具有两个特点: (1)发光强度和寿命依赖于过氧化氢对芳基草酸酯的两个羰基的亲核进攻, 生成双氧基中间体化合物的反应活性。因此通过选择与过氧化氢具有适当反应活性的芳基草酸酯以及使用合适的催化剂, 可以调节发光强度和寿命, 提高光发射的有效利用率, 使之适合于特殊要求光源的制造。(2)由于荧光和化学发光的发射步骤相似, 只是激发的方法不同而已, 一般光致激发的荧光光谱与化学能激发光光谱具有很大的相似性。因此化学发光的颜色, 可以通过选择已知荧光发射特征的荧光剂进行调节

荧光剂的结构决定了化学发光的颜色和效率。选用不同的荧光剂可以得到特定颜色的化学光源 ,这种选择还必须受到荧光分子在溶剂中溶解 ,以及在碱性和氧化气氛介质中稳定性的约束;同时荧光分子的荧光产率也对化学发光效率有影响 ,浓度淬灭效应小 ,具有较高荧光产率的荧光剂将有助于化学发光效率的提高。荧光剂在体系中的浓度一适当的范围 ,一般在 10． 2～10． 4 mol/ L ,浓度太大容易引起浓度淬灭 ,太小则光强不足。

过氧草酸酯类化学发光体系中使用的荧光剂 ,通常选用较稳定的稠合线性共轭芳烃。较好的荧光剂为蒽的衍生物:9 ,102二苯基蒽 ,9 ,102二苯乙炔基蒽 及其取代衍生物等。除此之外 ,还有萘和聚酰亚胺的取代衍生物。 American Cyanamide 公司还发现在发光系统中加入可溶性苝类荧光染料 ,可在黑暗中发出白光或更高强度的有色光。如在含有蓝色荧光剂的发光组分中加入可溶性苝类荧光染料 ,就可得到白光。改变用量则可得到蓝色和白色至白色和粉红色之间的颜色。合适的可溶性苝类荧光染料包括 N ,N’2二(2 ,52二叔丁基苯基)23 ,4 ,9 ,102苝四甲酰亚胺

荧光棒由装有不同液体的塑料管和玻璃管两个部分组成，塑料管内装有二芳基草酸酯,某种染料；在玻璃管内密封着过氧化氢在邻苯二甲酸酯溶剂内 荧光棒由装有不同液体的塑料管和玻璃管两个部分组成，塑料管内装有二芳基草酸酯,某种染料；在玻璃管内密封着过氧化氢在邻苯二甲酸酯溶剂内.在使用之前,过氧化氢与其他倾倒物是不会混合的,因此不会反应, 使用时将荧光棒轻轻弯曲，折断塑料管中的玻璃管，轻轻摇动，使两种液体充分混合，以达到最佳发光效果。

安全性: 一般的荧光棒均是无毒、无害、无放射性，非易燃易爆物品 注意事项： 荧光棒中的液体不可食用，且具有一定的黏附性。如果泄漏，容易污染家具、地板、衣物、皮肤等，若出现以上情况须及时清洗；如果荧光棒中的液体进入眼睛中，须及时用清水洗净或就医。 因此，不要用刀或剪刀弄破荧光棒的塑料管；严禁扭曲荧光棒，以防荧光棒中的液体泄漏。

荧光棒的危害 儿童和年轻人把荧光棒当成一种时髦的玩艺儿，有人甚至取出里面的物质涂在身上： 警惕：有毒！！！！

荧光棒的成分 荧光棒未使用之前所含成分为过氧化物、酯类化合物和荧光染料。其中酯类化合物主要有苯甲酸二甲酯和苯甲酸二丁酯。 哪个才是有毒的呢？

.健康危害资料表 項目 健康危害资料 物质名称 苯二甲酸二甲酯 苯二甲酸二丁酯 容许浓度（TWA） 5 mg/m3   物质名称 苯二甲酸二甲酯 苯二甲酸二丁酯 容许浓度（TWA） 5 mg/m3 动物半致死济量(LD50) 6,800 mg/kg (大鼠、吞食) >1500 mg/kg (小鼠、吞食) 动物半致死浓度(LC50) － 4250 mg/m3(大鼠，吸入) 立即危害浓度(IDLH) 2000 mg/m3 4000 mg/m3 致癌性分类

环境危害资料表 項目 环境危害资料 物质名称 苯二甲酸二甲酯 苯二甲酸二丁酯 空气 空气中沉淀、半衰期23.8小時 － 水 水解很慢 高浓度对水中生物有害 土壤 吸附很少，除非有较多有机物

中毒症状 苯甲酸二甲（丁）酯可经由呼吸、接触、与食入引起人体中毒，中毒症状如下： 1.吸入性中毒： 刺激鼻粘膜、嘴巴和喉咙 2.皮肤接触性中毒： 不被皮肤吸收 3.食入性中毒： 刺激胃部、头晕眼花、失去意识

急救原则 1.给予100﹪氧气 2.冲洗粘有苯甲酸二甲(丁)酯的部位 3.若眼睛受染，立刻用缓和流动的温水冲洗眼睛至少15－30分钟，并不时地撑开上下眼皮 4.送院

运输和保存 荧光棒在运输和保存过程中，应避免高温暴晒和重力撞击或摔落。以免影响荧光棒的发光时间和亮度，以及避免弄破荧光棒中的玻璃管导致荧光棒提前发光以致使荧光棒失效。

荧光棒原理在化学深度上的拓展－－化学荧光分析法 ＋H2O2＋荧光剂 2CO2＋2ArOH＋荧光剂＋hυ　 （其中Ar为取代芳基）

荧光分析法 某些物质受紫外光或可见光照射激发，能发射出比激发 光波长较长的荧光 。 当激发光强度、波长、所用溶剂及温度等条件固定时，物 质在一定浓度范围内，其发射光强度与溶液中该物质的浓 度正比关系，只要使用荧光光度计测出光的强度，就可以 用作定量分析 。 这就是通常所说的荧光分析法。

致荧光分析法－－由光照射所激发 荧光分析法 Ｘ射线荧光分析法－－由Ｘ射线引发 化学发光分析法

化学发光分析法 将化学发光反应应用于分析化学，根据某一时刻的发光强度 或反应的发光总量来确定体系的相应组分含量的分析方法 化学发光分析法因为其无需外用光源而有效避免了杂散光的 噪音等外来影响，大大地提高了荧光分析的信噪比，灵敏度 得到很好的提高，在痕量分析中颇受青睐。

化学发光分析法 化学发光分析法 直接化学发光－－自身反应能量激发发光，如鲁米诺，光泽精。 (机理表示为：A+B C*+D C* C+hυ) 间接化学发光－－激发中间体能量传递化学发光，如我们要讲 的过氧草酸酯类化合物反应发光，其基理也可简单地表示为： Ｃ*+F C+F* F* F+ hυ 电致化学发光－－由加电压而产生的化学发光

过氧酸酯发光分析法 苯基草酸酯在双氧水的氧化下形成过氧酸酯，反应中间 形成量子化的光子，荧光剂接受光子并激发也新的光子。 由此我们可以由荧光剂发光的强度测得其含量。 鲁米诺法是目前使用最广泛的化学发光分析法。 但过氧草酸酯发光分析法相较于鲁米诺法有显著的优点， 并且拥有广阔的发展前景。只是由于部分技术上的限制， 过氧酸酯发光分析法应用并不是特别广泛但是在痕量分 析上，它依然占有极其重要的地位。

与鲁米诺法相比 过氧酸酯发光分析法： ① 量子产率高，也就是说发光效率更高 ② 具有更高的信噪比，也就是说测量结果更为精确 ③ 金属离子和氧分子干扰小，更易于得到真实结果 ④ 过氧发光分析法的重要原料双［2、4、6－三氯苯基］草酸　TCPO与双［2、4－二硝基苯基］草酸酯ＤＮＰＯ 　易于合成，性能稳定而较好离去，发光快，发光强度大 小ＴＩＰＳ 所谓量子产率乃是待测物（荧光剂）吸收光子的量子化数目与其放出光子数之比，通常鲁米诺法只有1%，而过氧酸酯可达20%乃致30%以上

但同样地，它本身存在的一些致命缺点大限制了它的应用： 无论是在水体系还是在有机体系，试剂的溶解性或稳定性都不理想，不仅溶解度不大，而且还伴有分解。 在反应动力学方面，现有体系尚不能达到瞬时响应的要求，这不仅影响到化学发光分析的速度，而且对与其它分享技术的连接造成一些困难 另外，尽管通常认为过氧草酸酯体系的背景发光可以认为是很弱的，但是经过光检测器的高倍放大，还是会产生一定的基体发光。

通常而言，只有多环芳烃（PAHs）和氨基多环芳烃（aminoPAHs） 可以接受过氧草酸酯的光子而发生荧光反应，而其他的大部分物 质并不能直接发生荧光反应。这个时候就要进行荧光标记。 荧光标记就是用多环芳基对上一些目标分析物进行衍生化处理。 比如Honda等人采用3－氨基二苦嵌苯成功地标记了善本羧酸，而 Mann等则用3－所基菲标记了醛和酮。这些方法的使用大大的拓 展了过氧草酸酯发光分析法的使用范围。 但是，同时必须指出的是，现在用于荧光标记进行测定的物质 还不多，空缺亟待填补

或者这也就是它的魅力所在吧，有极其好的 发展前景，但是在现时之情境下却还是不能 利用。这些正等待着更多的同志们去开拓。 但是近年来研究的加强也让我们可以期待 在不久的将来，过氧酸酯发光分析法将得到 广泛的应用。我相信，这个必定会实现。

过氧草酸酯分析法的应用 通常而言过氧草酸酯通过与其他分析技术连用以发挥最佳效用，到达快速的痕量乃至于超痕量的分析。 现今主要使用的方法有，高效液相色谱法（ＨＰＬＣ），流动注射分析（ＦＬＡ）；其他诸如薄层色谱与毛细管电泳也有一定的报道。 我们主要就其前两种方法作说明。

ＰＯＣＬ（荧光反应）与ＨＰＬＣ法联用 流动相 泵 进样器 色谱柱 废液 记录仪 芳基草酸酯 泵 混合器 泵 混合器 流动池 光电倍速增管 芳基草酸酯　 泵 混合器 泵 混合器 流动池 光电倍速增管 双氧水 泵 以上即是此方法的装置连接图，过氧草酸酯生成后将能量传 递给流动相的待测物，由荧光光度计测出结果。

化学发光检测与液相色谱联用使得两种分析手段的优点得以充分实现，一方面，化学发光具有灵敏度高，试剂试样用量少，无需光源等优点；另一方面，应用色谱的高分辨能力可实现多组分试样的同时测定。 其实，现在的很多时候，还是在研究怎样选取更好的方法充 分利用过氧酸酯的化学发光反应而不仅仅是，在原材料上与 检测物与检测限上的拓展。

ＰＯＣＬ与ＦＬＡ的联用 其反应示意图如下，显然，是与高效液相色谱法极为相似的，只是，待测物与过氧草酸酯的反应场所改变而已。 记录仪 载流 泵 缓冲器 进样器 混合器 反应器 检测器 芳基草酸酯　 泵 缓冲器 混合器 废液 双氧水 泵 缓冲器

过氧酸酯发光与高效液相色谱法及流动注射分析法的联合 在痕量分析及超痕量分析中有重要的使用。其灵敏度与精 确度往往是其他荧光光度分析法所难以乞及的。 通常其精确度可达fmol（10－15mol/L）级，甚至是attomol （10－18mol/L）级，如过氧草酸酯发光法可检测出1－氨基 蒽和3－氨基匪菲的检出限可达0.15和0.09pg。而使用这一 方法检测ＤＮＳ－氨基酸时，检测限可达10fmol 下边介绍一下过氧草酸酯的具体检测应用

过氧草酸酯发光法的具体应用 氨基酸分析：通过柱前衍生将氨基酸衍生成荧光物质，然后用ＨＰＬＣ分离，进行 检测。Imai等人最先进行此项研究，他们检测DNS－氨基酸达10fmol，进一步改善 条件则可达2fmol，若使用微孔柱代替常规柱灵敏度可提高10倍，检测限达0.2fmol。 环境分析：多环芳烃和氨基多环芳烃是一类重要的环境污染物，而恰好，它们 都效的化学发光能量接受体，用过氧酸酯发光分析法，可以获得很高的灵敏度 药物及临床分析：过氧酸酯发光法还可检测血清和淋巴液中免疫掏剂FK－506的 丹磺酰衍生物。多马胺和乙酰胆碱等亦可测定。　

总结 荧光棒的色彩是灿烂的，它让我们的生命与生活更加多姿而丰富， 但是，切记，荧光棒是不可以折断的，里边的液体也是有毒的,不 可食用的，也不可抹在身上，以充时髦。 荧光棒的反应不仅仅是一个荧光的反应，它在分析化学中有着重 要的应用，并且在近年来得到了较好的发展，其发展也正处在重 要的上升期，相信在不久的将来它将得到更多的应用。

谢谢观赏 指导老师：汪波 制作成员:周磊、刘永林、李争晖、袁庆宇 专业：高分子材料与工程