Xác định hàm vitamin c trong thuốc trong thuốc bolero bằng phương pháp vôn ampe

Đây là một trong những phương pháp phân tích hợp chất hữu cơ nhanh và đạt được độ chính xác cao, chi phí cho máy móc và hoá chất rất phù hợp với điều kiện của các phòng thí nghiệm của Vi

Trang 1

xác định hàm lượng vitamin c trong thuốc

bolero bằng phương pháp vôn - ampe

Khoá luận tốt nghiệp đại học

Chuyên ngành: Hoá phân tích

Người hướng dẫn khoa học

ts nguyễn văn hải

Hà Nội - 2010

Trang 2

Võ Thị Hồng Vịnh 2 K32C - Hóa học

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới TS Nguyễn Văn Hải đã

hướng dẫn, chỉ bảo em tận tình, giúp em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Qua đây, em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy giáo, cô giáo trong

khoa Hóa học Trường Đại học sư phạm Hà Nội 2 đã tận tình dạy dỗ em trong

quá trình học tập

Mặc dù rất cố gắng nhưng em vẫn không thể tránh khỏi những thiếu

sót Vì vậy em kính mong nhận được sự đóng góp chân thành của các thầy

giáo, cô giáo và các bạn sinh viên quan tâm

Hà Nội, tháng 05 năm 2010

Sinh viên thực hiện

Võ Thị Hồng Vịnh

Trang 3

LỜI CAM ĐOAN

Khóa luận “Nghiên cứu xác định hàm lượng vitamin C trong thuốc

Bolero bằng phương pháp vôn-ampe” được hoàn thành dưới sự hướng dẫn

trực tiếp của TS Nguyễn Văn Hải

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số

liệu kết quả nêu trong khóa luận là trung thực, không trùng với các khóa luận

Trang 4

MỞ ĐẦU

Vitamin C (Vit.C) hay còn gọi là axit L-ascobic là một trong những loại

hợp chất quan trọng đối với sự sống của con người

Vit.C giữ vai trò quan trọng cho quá trình chuyển hoá protein cụ thể là

oxi hoá nhiều axit amin thơm như tyrozin, phenylalinin

Vit.C có khả năng chống oxi hoá: Vit.C đóng vai trò quan trọng trong

việc ngăn chặn quá trình sản xuất các gốc tự do, bảo vệ axit béo không no của

màng tế bào, đồng thời bảo vệ Vitamin E là chất chống oxi hoá của màng tế

bào, kích thích quá trình tổng hợp và duy trì chất keo, kết quả là tăng sức đề

kháng về sức khoẻ các mô

Trong dược phẩm, Vit.C tham gia vào nhiều quá trình chuyển hoá cơ

thể Chống oxi hoá bằng cách trung hoà các gốc tự do, sản sinh ra các phản

ứng chuyển hoá nhờ đó bảo vệ được tính toàn vẹn của màng tế bào; làm giảm

nhạy cảm cơ thể với Histamin; chống stress… Nên giúp tăng sức đề kháng

cho cơ thể, tham gia tạo colagen và một số thành phần khác tạo nên các mô

liên kết ở xương răng mạch máu

Sự thiếu hụt Vit.C dù chỉ với hàm lượng nhỏ sẽ gây nhiều ảnh hưởng

xấu đến sức khoẻ

Vit.C được tìm thấy trong trái cây, đồ đóng hộp, dược phẩm, rau quả,

nước uống trái cây…

Ở điều kiện nhiệt độ và ánh sáng bình thường axit ascobic là một chất

rất dễ bị phân huỷ Do đó việc xác định nó trong các đối tượng nghiên cứu

một cách chính xác, nhanh chóng là một yêu cầu được đặt ra hàng đầu Ở Việt

Nam, phương pháp xác định Vit.C trong các phòng thí nghiệm chủ yếu vẫn là

phương pháp chuẩn độ thể tích, có độ chính xác và độ nhạy không cao Theo

nghiên cứu, Vit.C là một hợp chất có tính khử, có thể phân tích bằng các

Trang 5

phương pháp điện hoá, đặc biệt là phương pháp vôn-ampe Đây là một trong

những phương pháp phân tích hợp chất hữu cơ nhanh và đạt được độ chính

xác cao, chi phí cho máy móc và hoá chất rất phù hợp với điều kiện của các

phòng thí nghiệm của Việt Nam Vì vậy, tôi chọn đề tài:

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VITAMIN C TRONG THUỐC BOLERO

BẰNG PHƯƠNG PHÁP VÔN - AMPE

Nhiệm vụ chính đặt ra:

- Nghiên cứu quy trình xác định Vit.C bằng phương pháp vôn-ampe

một cách nhanh chóng, độ chính xác cao, chi phí thấp, dễ thực thi trong các

phòng thí nghiệm ở Việt Nam

- Đánh giá độ tin cậy của quy trình phân tích

- Ứng dụng xác định Vit.C trong thuốc Bolero

Trang 6

NỘI DUNG

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ Vit.C

O

CH2OHOH1 2 3 4 5 6

(*)

pK1 (C3-OH) : 4,2

pK2 (C3-OH) : 11,6

Trong công thức cấu tạo của axit ascobic, C4*, C5* là Cacbon bất đối, vì

vậy tồn tại 4 đồng phân quang học: axit L-ascobic, axit izo L-ascobic, axit

D-ascobic, axit izo D-ascobic Trong các đồng phân này chỉ có axit L-ascobic và

izo L-ascobic là có tác dụng chữa bệnh, còn các đồng phân D và iso D là các

antivitamin, tức là chất ức chế tác dụng của vitamin Trong thiên nhiên chỉ tồn

Trang 7

tại dạng axit L-ascobic, còn các đồng phân khác chỉ thu được bằng con đường

tổng hợp

Axit ascobic rắn là những tinh thể đơn tà, không màu, không mùi, có vị

chua, nóng chảy ở 193°C Axit ascobic dễ tan trong nước, ít tan hơn trong

rượu và không tan trong các dung môi hữu cơ không phân cực

Axit ascobic rất dễ bị phân hủy dưới tác động của ánh sáng, nhiệt độ

Vì vậy cần bảo quản axit ascobic trong bóng tối và nhiệt độ thấp

O OH

CH2OH

2H + 2e

-Axit L- dehidroascobic

Thế khử của nó phụ thuộc nhiều vào pH của môi trường

Axit ascobic ở dạng khan khá bền vững, nhưng do trong phân tử có 2

nhóm OH đính vào C chưa no (C2, C3) nên khi bị ẩm ướt hoặc ở trong dung

dịch nó rất dễ bị oxi hóa, ngay cả bởi oxi không khí, nhất là khi có mặt các

ion kim loại: đồng, sắt, magiê… theo phản ứng sau:

O

OH HO

O OH

CH2OH

1/2 O2

O

O OH

CH2OH

H2O O

O

Trang 8

Sản phẩm tạo ra là axit L-đehiđroascobic, chất này cũng có hoạt tính

sinh học tương tự như axit L-ascobic, nhưng không bền, nó dễ bị thủy phân

phá vòng tạo axit 2,3-đixetogulonic CH2OH-(CHOH)2-CO-CO-COOH, là

chất không có tác dụng sinh lí

Tốc độ oxi hóa axit ascobic thành axit L-đehiđroascobic càng lớn khi

pH càng tăng Các chất saccarozơ, carotenoit, flavonoit,… có khả năng làm

chậm quá trình oxi hóa của axit ascobic nên được dùng làm chất ổn định hóa

Vit C

Cơ chế sự phân hủy của axit ascobic bởi chất oxi hóa có thể được biểu

diễn theo sơ đồ sau:

O OH

Axit L- ascobic

2H +

2e 2e 2H +

Axit L- dehidroascobic

H2O

COOH

OH HO Axit 2,3- dixetogulonic

OOH [ O] C

CH2OH

HO [ O]

COOH COOH

[ O]

O C

-Có thể thấy, axit ascobic đầu tiên bị oxi hóa thành axit

L-đehiđroascobic Dưới tác dụng của nước, axit L-đehiđroascobic bị thủy phân

mở vòng tạo thành axit 2,3-đixetogulonic không còn hoạt tính vitamin nữa

Phản ứng này không thuận nghịch, tăng nhanh theo pH và nhiệt độ của dung

Trang 9

dịch Tiếp theo, axit 2,3-đixetogulonic bị phân hủy thành một loạt các sản

phẩm trung gian khác, cuối cùng tạo axit oxalic

Ngoài sự phân hủy theo kiểu oxi hóa, axit ascobic còn có xu hướng

phân hủy theo kiểu thủy phân trong môi trường kiềm hoặc axit mạnh thành

fufurol và các sản phẩm khác qua phản ứng decacboxyl hóa và dehydrat hóa

Tương tự như vậy, axit ascobic dễ dàng nhường hiđro cho các peoxit,

vì vậy ngăn không cho các peoxit oxi hóa các hợp chất khác Do đó, người ta

sử dụng axit ascobic làm chất chống oxi hóa trong công nghiệp chế biến

b Tính axit

Trong dung dịch nước axit ascobic là một axit yếu ở nấc 1, pKa,1=4,2

tương ứng với quá trình phân ly H+

của nhóm OH đính vào C3 (*) và rất yếu ở nấc 2, pKa,2=11,6 tương ứng với sự phân ly H+ của nhóm OH đính vào C2 (*)

Axit ascobic dễ dàng phản ứng với dung dịch bazơ mạnh như NaOH,

KOH, Ca(OH)2 tạo muối:

O

OH HO

OH

CH2OH

O

OH NaO

O

OH

CH 2 OH

H2O NaOH

O

Các muối này dễ tan trong nước hơn axit ascobic nên trong công nghiệp

họ sử dụng dạng muối của axit ascobic làm chất bảo quản các dung dịch nước

Trang 10

Tuy nhiên khi axit hóa và đun nhẹ thì vòng lacton lại lặp lại

c Tác dụng với axit hữu cơ tạo este

Trong CTCT của axit ascobic có nhiều nhóm OH như nhóm chức rượu,

có khả năng tạo este với các axit hữu cơ, đặc biệt là các axit béo như axit

panmitic, axit stearic Sản phẩm este dạng 6-O-axyl L-ascobic (ascobyl

panmitat, ascobyl stearat) có mạch cacbon dài, dễ tan trong dầu Những este

này được tổng hợp dùng làm chất bảo quản chất béo trong công nghiệp chế

biến Một số dẫn xuất khác của axit ascobic cũng được sử dụng là:

O OR HO

O OH

CH2OH

2- O- ankyl axit ascobic

O OH RO

O

CH2OH OH

3- O- ankyl axit ascobic

O O OH HO

O O R

5,6- O- ankyliden

O OH HO

O OH

6- O- ankanoyl ascobat

O

O OH

CH2OH

2- O- ankanoyl ascobat

O OH ROCO

Trong đó, R là các gốc hiđrocacbon mạch dài, có thể no hoặc không no,

giúp cho các dẫn xuất của axit ascobic dễ tan trong dầu béo hơn

1.1.3 Hoạt tính sinh hóa

Vit.C có tác dụng tăng cường sức đề kháng cho cơ thể, chống lại các

hiện tượng choáng hoặc ngộ độc hóa chất, độc tính của vi trùng do tính chất

khử mạnh của Vit.C

Vit.C tham gia vào quá trình oxi hóa khử khác nhau của cơ thể như:

Chuyển hóa hợp chất thơm thành phenol; quá trình hyđroxyl hóa

triptophan thành hyđroxyltritophan; điều hòa sự tạo AND từ ARN; chuyển

Trang 11

procolagen thành colagen, nhờ có quá trình hyđroxyl hóa prolin thành

oxyprolin cần thiết cho việc tổng hợp colagen, vì vậy Vit.C làm cho vết

thương mau lành

Vit.C có vị trí quan trọng trong quá trình hình thành các hoormon của

tuyến giáp trạng và tuyến trên thận

Khi cơ thể thiếu Vit.C sẽ xuất hiện các triệu chứng bệnh lí như: chảy

máu ở lợi, răng, lỗ chân lông hoặc các cơ quan nội tạng Đó là do thành các

mạch máu bị mỏng

Cơ thể bình thường có nhu cầu Vit.C trong 24h là: 60÷80mg

1.1.4 Các nguồn cung cấp Vit.C

Trong tự nhiên, thực vật tổng hợp được Vit.C, do đó Vit.C có nhiều

trong rau xanh đặc biệt là ớt và các loại rau cải, rau ngót….; Trong các loại

quả như: cam, chanh, bưởi, ổi, khế, táo, dưa hấu… Không thấy xuất hiện

Vit.C trong các sản phẩm từ động vật như: thịt, trứng, sữa…

Một số cơ thể sống có khả năng tổng hợp Vit.C từ D-glucozo nhờ tác

dụng của enzim theo sơ đồ sau:

H OH

HO H

H OH HOHC

COOH

enzim[ H]

COOH

OH H

H HO

OH H

CH2OH

enzim[ O]

CH2OH OH

O O

Axit L- ascobic D- glucozo

Trang 12

Ngoài ra con người tổng hợp Vit.C nhằm các mục đích khác nhau Các

chế phẩm dược chỉ chứa Vit.C, hay các viên vitamin tổng hợp trong đó có

Vit.C dùng mục đích chữa bệnh, tăng cường sức đề kháng cho người ốm Các

loại nước hoa quả, giải khát, bột dinh dưỡng trẻ em, sữa… chứa một lượng

nhỏ Vit.C, là một tiêu trí quảng cáo cho sản phẩm Một lượng lớn Vit.C làm

H H

CH2OH HO

C O

H +

C H

O H

CH2OH

O

O C

CH2OH HO

O H H

C COOH

Có thể chia các phương pháp xác định Vit.C thành 2 nhóm lớn:

- Nhóm các phương pháp phân tích hóa học

- Nhóm các phương pháp phân tích công cụ

1.2.1 Phương pháp phân tích hóa học

Trang 13

Trong các phương pháp phân tích hóa học, phương pháp chuẩn độ oxi

hóa khử được sử dụng nhiều nhất, dựa vào tính chất dễ bị oxi hóa thành axit

đehiđroascobic của axit ascobic Để oxi hóa người ta sử dụng các thuốc thử

khác nhau như: 2,6-điclophenolindophenol, brom, iot, thuốc thử Feling…

2,6-điclophenolindophenol được coi như là thuốc thử chuẩn dùng để

chuẩn độ chính xác Vit.C một cách trực tiếp Nó là một chất oxi hóa có màu

xanh đậm, có công thức phân tử là: C12H6Cl2NO2,  max trong dung dịch nước

bằng 602nm Khi phản ứng với axit ascobic nó bị khử thành một hợp chất

Việc chuẩn độ axit ascobic thông thường được tiến hành bằng cách nhỏ

từ từ dung dịch thuốc thử từ buret vào dung dịch nghiên cứu chứa axit ascobic

trong môi trường có pH thích hợp Điểm cuối chuẩn độ được nhận ra khi có

sự xuất hiện màu của giọt thuốc thử dư đầu tiên Phương pháp này có thể

được áp dụng trực tiếp để xác định Vit.C trong dược phẩm Tuy nhiên trong

các đối tượng khác như rau quả, lương thực, thực phẩm thường chứa các chất

khử khác nữa và dung dịch nghiên cứu thường có màu và đục, gây khó khăn

cho việc xác định điểm cuối chuẩn độ

Người ta cũng có thể chuẩn độ axit ascobic bằng dung dịch iot, với chất

chỉ thị hồ tinh bột để xác định Vit.C trong bắp cải, hoặc chuẩn độ gián tiếp,

xác định Vit.C trong mật ong, bằng cách thêm lượng dư dung dịch KBr vào

dung dịch mẫu đã được axit hóa bằng dung dịch H2SO4 1:1 Hỗn hợp này

được chuẩn độ bằng dung dịch KBrO3 cho đến khi xuất hiện màu vàng của

Br2 dư

Trang 14

Thực chất đã xảy ra phản ứng:

5Br BrO3 6H 3Br2 3H O2

C H O6 8 6  Br2  C H O6 6 6  2 Br  2 H

Khi hết axit ascobic lượng BrO3

cho vào sẽ sinh ra Br2 không được phản ứng tiếp Sau đó lại xác định lượng Br2 dư đó bằng phương pháp chuẩn

độ iot bằng dung dịch Natri thiosunfat chuẩn

Tuy nhiên các phương pháp chuẩn độ tiến hành khá phức tạp, đồng thời

có độ chọn lọc, độ nhạy và độ chính xác không cao Vì vậy từ khi các phương

pháp phân tích công cụ ra đời, người ta khắc phục được rất nhiều nhược điểm

của các phương pháp phân tích hóa học

1.2.2 Nhóm các phương pháp phân tích công cụ

Thời gian gần đây, cùng với sự phát triển như vũ bão trong tất cả các

lĩnh vực của xã hội, những yêu cầu đặt ra cho ngành phân tích là phải nhanh,

chính xác, quy trình đơn giản, lượng mẫu tiêu thụ nhỏ, không những tiết kiệm

tiền của, công sức mà cả thời gian cho xã hội Với sự hỗ trợ của các phương

pháp phân tích công cụ và những thiết bị hiện đại, việc xác định Vit.C cũng

đã đạt được những yêu cầu đó Đặc biệt, quy trình phân tích nhanh và đa số

trường hợp không phải xử lí mẫu trước đã giảm thiểu được sự mất mát Vit.C

trong quá trình định lượng

Các phương pháp phân tích công cụ có thể xác định Vit.C gồm nhóm

các phương pháp phân tích quang học và nhóm các phương pháp phân tích

điện hóa

Trong đó hầu hết các phương pháp đều xác định Vit.C một cách gián

tiếp Như đã trình bày, dung dịch Vit.C là không màu, do đó không thể cho tín

hiệu đo quang ở vùng khả kiến, vì vậy người ta thường dùng một tính chất

nào đó của Vit.C mà sự biến đổi nồng độ Vit.C sẽ gây ra tín hiệu quang biến

Trang 15

đổi tương ứng, cùng tăng hoặc cùng giảm theo hàm lượng Vit.C Hay khi

dùng phương pháp hấp thụ nguyên tử, do Vit.C rất dễ bị phân hủy ở nhiệt độ

cao nên không thể cho tín hiệu trực tiếp trên máy AAS Người ta dùng một

ion kim loại mang tính oxi hóa (VD: Fe(III)) để tác dụng với Vit.C theo tỉ lệ

xác định Việc xác định hàm lượng kim loại đó trên máy AAS là dễ dàng, từ

đó có thể tính ra hàm lượng Vit.C ban đầu Nhóm các phương pháp điện hóa,

trong đó xác định Vit.C bằng phương pháp cực phổ, sử dụng điện cực giọt

Hg, là trực tiếp dựa trên tính chất oxi hóa khử của Vit.C Ngoài điện cực giọt

Hg, người ta còn dùng các điện cực biến tính, bằng cách tạo 1 lớp màng có

hoạt tính điện hóa với Vit.C trên bề mặt điện cực rắn

Để hỗ trợ thêm cho các phương pháp phát hiện Vit.C, các kỹ thuật tách

cũng được kết hợp để tăng độ chính xác, độ nhạy và độ chọn lọc của phương

pháp phân tích Có thể kể đến các kỹ thuật sắc ký, gồm sắc ký khí (GC), sắc

ký lỏng cao áp (HPLC), kỹ thuật tiêm mẫu phân tích vào dòng chảy (FIA)

1.2.2.1 Phương pháp phân tích quang học

Vit.C là chất rắn dạng tinh thể không màu, dung dịch Vit.C cũng trong

suốt nhưng nó dễ bị oxi hóa và có tác dụng ức chế hay xúc tác cho các phản

ứng phát quang, thông qua đó người ta có thể định lượng Vit.C

Các tác giả sử dụng chất oxi hóa khác nhau và thông qua nó gián tiếp

xác định hàm lượng Vit.C Kali cromat được sử dụng làm chất oxi hóa axit

ascobic, kali cromat còn dư sẽ phản ứng với điphenyl cacbazit (DPC) có mặt

axit nitric tạo phức màu có λmax = 548nm Mật độ quang A đo ở λmax = 548nm

sẽ tỷ lệ thuận với lượng kali cromat dư và tỷ lệ nghịch với lượng Vit.C trong

Trang 16

Cr(III) tạo ra trong phản ứng thứ nhất là rất nhỏ nên không đóng góp

đáng kể vào mật độ quang A đo ở λmax=548nm Ưu điểm của phương pháp là

sử dụng hóa chất đơn giản, dễ kiếm, máy đo quang không đắt tiền, phổ biến

trong các phòng thí nghiệm

Hơn nữa, theo nghiên cứu thì các chất khác có mặt trong đối tượng

nghiên cứu cùng với Vit.C: các hợp chất glucozo, fructozo, sucrozo, lactozo,

saccarozo; các axit thường xuất hiện trong trái cây như: axit xitric, axit oxalic,

axit malic, axit tactric; các muối natri clorua, canxi clorua; các chất có thể

xuất hiện trong thuốc tổng hợp như axit benzoic, axit salixilic,

axetaminophen… Không gây ảnh hưởng đến kết quả đo ở mức sai số ± 5%

khi hàm lượng của chúng gấp 200 lần lượng axit ascobic

Trong điều kiện thí nghiệm đó, tác giả và cộng sự đã xây dựng được

đường chuẩn tuyến tính hàm lượng Vit.C đến 5µg/ml (tương ứng 5ppm,

khoảng 3.10-5

mol/l) và giới hạn phát hiện tới 0,02µg/ml (20ppm, khoảng 10-7 mol/l).Ứng dụng xác định Vit.C trong thuốc viên và thuốc nước chứa Vit.C,

nước ép hoa quả, các loại rượu hoa quả cho kết quả tốt

Chen, Xu-wei và các cộng sự đã nghiên cứu quy trình xác định Vit.C

bằng phương pháp tiêm mẫu vào dòng chảy kết nối với detectơ đo quang

Trên cơ sở sử dụng Fe(III) làm chất oxi hóa axit ascobic, sản phẩm Fe(II) sinh

ra tạo phức màu với 2,2’-đipiriđin trong môi trường axit yếu (pH=5), kết quả

đo A ở λmax=523nm sẽ tỷ lệ thuận với lượng axit ascobic trong mẫu Ưu điểm

của phương pháp này là khả năng tự động hóa, cho phép xác định 60 mẫu

thuốc /giờ

Trong khi đó, Yebra-Biurrun và cộng sự lại sử dụng pemanganat làm

chất oxi hóa axit ascobic, dùng kỹ thuật FIA và đầu ghi AAS để xác định hàm

lượng Mn(VII) còn dư, Mn(II) tạo ra sẽ được giữ trên lớp nhựa poly (axit

aminophotphoric) sẽ không gây ảnh hưởng đến kết quả xác định Mn(VII) dư

Trang 17

Theo báo cáo cho biết thì giới hạn phát hiện chỉ khoảng 0,06mg/ml (khoảng

60ppm; 3,5.10-4 mol/l), tuy nhiên điều này không quan trọng lắm, vì hàm

lượng Vit.C trong mẫu phân tích thường lớn Nhưng quy trình phân tích này

cho phép xác định tự động 90 mẫu/giờ, có khả năng ứng dụng trong các

phòng phân tích của nhà máy

Việc tăng độ nhạy xác định Vit.C đạt được khi sử dụng các phản ứng

quang hóa mà axit ascobic có tác dụng xúc tác cho quá trình chuyển mức

năng lượng Dựa trên phản ứng quang hóa của Rodamin B và Ceri(IV) trong

môi trường axit sunfuric, quy trình cho phép xác định Vit.C tới 10-13

mol/l, đường chuẩn tuyến tính trong khoảng 3,8.10-13

÷ 10-10 mol/l

Vit.C có khả năng phản ứng với nhiều chất oxi hóa khác nhau, do vậy

các tài liệu nghiên cứu xác định hàm lượng Vit.C bằng phương pháp phân tích

quang học rất phong phú và đa dạng Tuy nhiên không tránh khỏi một phần

Vit.C có thể phản ứng với oxi không khí hay các chất khử khác cũng có thể

phản ứng với các chất oxi hóa đó

1.2.2.2 Nhóm các phương pháp phân tích điện hóa

1.2.2.2.1 Sơ lược về phương pháp Von-ampe

* Nguyên tắc của phương pháp

Phương pháp phân tích von-ampe (cực phổ) là phương pháp quan

trọng nhất trong số các phương pháp phân tích điện hóa Phương pháp này

dựa trên lý thuyết về quá trình điện cực, phụ thuộc chủ yếu vào việc đưa chất

điện hoạt từ trong lòng dung dịch đến bề mặt điện cực làm việc và ghi đường

von-ampe (đường biểu diễn sự phụ thuộc cường độ dòng Faraday vào giá trị

thế của điện cực làm việc so với điện cực so sánh)

Trang 18

Hình 1.1: Sơ đồ thiết bị phân tích von-ampe

• Điện cực làm việc:

Trong các phương pháp phân tích von-ampe, điện cực làm việc thường

dùng là: điện cực giọt Hg, điện cực rắn làm từ Platin, vàng, bạc, hoặc cacbon

kính

Phương pháp phân tích cực phổ sử dụng điện giọt Hg, hay dùng là điện

cực giọt treo (HMDE), điện cực giọt rơi (DME) và điện cực giọt tĩnh

(SMDE) Điện cực là giọt Hg lỏng dình cầu có đường kính khá nhỏ (≤ 1mm),

được rơi ra từ một mao quản có chiều dài khoảng 10÷15cm, với đường kính

trong khoảng 30÷50µm, mao quản được nối với bình chứa Hg bằng một ống

dẫn nhỏ polietilen

Trong điện cực giọt rơi, giọt Hg liên tục được hình thành ở đầu ống

mao quản và rơi ra do lực hấp dẫn, kích thước và chu kỳ (hay tốc độ chảy)

của giọt Hg được điều khiển bởi kích thước mao quản và chiều cao của bình

Trang 19

chứa Hg Tốc độ đó được quy ước tính bằng khối lượng Hg rơi ra khỏi mao

quản trong một đơn vị thời gian (theo mg/s) Thông thường người ta chọn

kích thước mao quản và chiều cao bình chứa sao cho tốc độ chảy khoảng

1,5÷4,0mg/s, chu kỳ mỗi giọt khoảng 2÷6s

Trong điện cực giọt treo (thường dùng trong phân tích von-ampe hòa

tan và von-ampe vòng), giọt Hg có kích thước nhỏ, có thể thay đổi được tùy

theo yêu cầu thực nghiệm Giọt được hình thành rất nhanh và được giữ ở đầu

mao quản trong quá trình đo

Ưu điểm của điện cực giọt Hg:

- Khoảng thế phân tích rộng, quá thế H2 trên điện cực giọt Hg lớn, vì

vậy mở rộng khoảng thế phân tích đến -1V (so với điện cực calomen bão hòa)

trong môi trường axit và đến -2V trong môi trường bazơ Tuy nhiên do có quá

trình oxi hóa của Hg lỏng nên điện cực chỉ được sử dụng đến -0,3V hoặc 0,4V

(so với điện cực calomen bão hòa) tùy môi trường

- Bề mặt giọt luôn được đổi mới và không bị làm bẩn bởi sản phẩm của

phản ứng điện cực

- Với các điện cực hiện đại, giọt Hg được điều khiển bởi hệ thống van

khí, do vậy độ lặp lại của giọt cao, tăng độ lặp, độ đúng và độ chính xác khi

phân tích

- Kích thước giọt nhỏ nên lượng chất tiêu tốn khi phân tích là không

đáng kể, do đó sự giảm nồng độ trong quá trình phân tích do sự oxi hóa khử

trên điện cực thực tế là không xảy ra

• Điện cực so sánh:

Thường hay sử dụng điện cực Ag/AgCl hay điện cực calomen bão hòa

Điện cực so sánh phải có thế ổn định

• Sóng cực phổ khuếch tán:

Trang 20

- Sóng cực phổ cổ điển có dạng bậc thang, dòng cực đại id tỷ lệ tuyến

tính với nồng độ chất phân tích trong dung dịch id=f(C), người ta lợi dụng tính

chất này để phân tích định lượng Tuy nhiên sóng cực phổ cổ điiển có độ phân

giải không cao cũng như có dòng dư lớn Do đó hạn chế độ nhạy của phương

pháp chỉ xác định được 10-5M và khả năng xác định nhiều chất cùng trong

một hỗn hợp là khó khăn, độ chọn lọc kém (Hình 1.2)

- Với kỹ thuật quét thế, kỹ thuật ghi dòng hiện đại đã khắc phục được

nhược điểm đó, đồng nghĩa với tăng độ nhạy lên rất nhiều Có thể kể đến

+ Cực phổ sóng vuông (SqW)

+ Cực phổ dòng xoay chiều hình sin (AC)

+ Cực phổ xung thường và xung vi phân (NP và DP)

+ Các phương pháp von-ampe trên điện cực đĩa quay

+ Phân tích điện hóa hòa tan

Với độ nhạy đối với

+ Cực phổ cổ điển (DC) 10-4

÷ 10-6M + Cực phổ sóng vuông và xung vi phân 10-6

÷ 10-8M + Von-ampe hòa tan anot điện cực giọt Hg treo 10-6 ÷ 10-9M

+ Von-ampe hòa tan anot dùng cực màng Hg 10-8 ÷ 10-10M

trên cực rắn đĩa

Có thể thấy các phương pháp phân tích điện hóa rất phong phú và đa

dạng Phạm vi đối tượng nghiên cứu rộng, cả hợp chất vô cơ và hàng nghìn

hợp chất hữu cơ các loại Trong đó Vit.C là một trong những hợp chất hữu cơ

được nghiên cứu ứng dụng theo nhiều cách khác nhau dưới lý thuyết của các

phương pháp phân tích điện hóa

1.2.2.2.2 Ứng dụng các phương pháp phân tích điện hóa xác định Vit.C

Phương pháp phân tích điện hóa được dùng chủ yếu là phương pháp

von-ampe Trong đó việc sử dụng điện cực Hg đặc biệt là có sự hỗ trợ của

Trang 21

thiết bị điện tử, kết nối với máy vi tính tăng độ nhạy và độ chính xác của phép

phân tích lên rất nhiều đồng thời quy trình cho phép phân tích nhanh, không

cần xử lý mẫu phức tạp, tránh được sự mất mát Vit.C do sự oxi hóa không

khí

Trước năm 1950, phương pháp cực phổ cổ điển đã được áp dụng xác

định hàm lượng Vit.C trong nhiều mẫu thuốc, rau, quả Nhiều công trình

nghiên cứu đã tìm được điều kiện thích hợp cho phép xác định Vit.C Tuy

nhiên do giới hạn của phương pháp cực phổ cổ điển mà việc định lượng Vit.C

vẫn bị gây cản trở bởi một số chất có thế khử gần với thế khử của axit

ascobic Các hợp chất sunfuhydryl thường có mặt trong các mô thực vật là

một trong số đó Vì vậy đối tượng phân tích còn hạn chế

Gần đây các kỹ thật quét thế và ghi dòng được hỗ trợ bởi các thiết bị

điện tử hiện đại, những máy điện hóa đa chức năng ra đời và rất phổ biến ở

các phòng thí nghiệm Những nhược điểm đó được khắc phục, nhưng không

nhiều công trình nghiên cứu xác định Vit.C trực tiếp trên điện cực giọt Hg mà

một số nghiên cứu đi theo hướng chế tạo điện cực biến tính, điện cực sinh

học Chủ yếu là tạo màng sinh học hay màng polyme, các loại màng được chế

tạo đều có khả năng hoạt động điện hóa với axit ascobic

Theo tác giả, thì sự xuất hiện của ion Cu2+

có mặt trong các enzym trong vỏ quả dưa chuột và các loại quả khác cũng như các ion Cu2+

, Ni2+ được tạo ra trên bề mặt màng polyme là tác nhân oxi hóa axit ascobic Tín hiệu đo

được tỷ lệ thuận với hàm lượng axit ascobic trong mẫu phân tích Các chất

khác có mặt trong mẫu đều không ảnh hưởng đến phép phân tích Giới hạn

phát hiện theo những nghiên cứu này đạt được lớn nhất là 2,5.10-7

M

Khả năng tự động hóa tăng lên, cho phép xác định 120 mẫu/giờ Tuy

nhiên tuổi thọ của các điện cực này ngắn, do trong quá trình phân tích axit

ascobic đã khử các ion kim loại trên bề mặt điện cực Để duy trì điện cực

Trang 22

người ta thường cho thêm vào hỗn hợp phản ứng một chất oxi hóa để tái tạo

các ion trên bề mặt, Julio Cesar đã dùng H2O2 là chất oxi hóa giúp tái tạo ion

Cu2+ từ ion Cu+, là sản phẩm của phản ứng điện cực với axit ascobic

Quay trở lại điện cực giọt Hg, ngoài nhược điểm duy nhất là tính độc

của Hg thì nó vẫn là điện cực tối ưu trong phương pháp cực phổ xác định các

chất hữu cơ Tuy nhiên các hãng sản xuất cũng đã khắc phục tối đa nhược

điểm này, kích thước hạt nhỏ (đường kính < 1mm), nếu sử dụng giọt treo thì

khối lượng Hg cho một phép đo là không đáng kể, có thể thu hồi được, ví dụ:

một giọt Hg ở thiết bị phân tích điện hóa đa năng VA757 của Metrohm có

diện tích bề mặt từ 0,15÷0,60mm2

Thế của axit ascobic trên điện cực Hg, trong điều kiện nền thích hợp

(so với điện cực Calomen bão hòa) cách khá xa thế khử của các ion kim loại

cũng như các vitamin và các hợp chất khác Các vitamin A, D, B1, B2, B6,

B12, Bc đều có sóng cực phổ ở khoảng thế âm, từ -0,3V của vitamin B2 trong

nền đệm Britton-Robinson pH =1,8 ÷ -2,01V của vitamin D2 trong nền H2O:

dioxan 1: 9, TBAOHO 1M, còn thế của Vit.C là +0,23V trong nền axetat

0,05M pH=3, NaNO3 0,01M Thêm nữa, dùng kỹ thuật xung vi phân (DDP),

giúp cho việc xác định vị trí và chiều cao pic của Vit.C một cách rõ ràng và

chính xác Điều này có nghĩa là có khả năng xác định trực tiếp Vit.C trên điện

cực giọt Hg mà không cần xử lý mẫu để loại những chất nền ảnh hưởng đến

bản chất hóa học của phương pháp Quy trình nhanh, chính xác, khả năng

phân tích hàng loạt là có thể đạt được Vì vậy tôi chọn sử dụng điện cực giọt

Hg treo trong phân tích Vit.C

1.2.2.2.3 Phương pháp cực phổ xung vi phân

Phương pháp cực phổ xung vi phân là phương pháp phân tích điện hóa

hiện đại, được cải tiến cả về kỹ thuật quét thế và kỹ thuật ghi dòng, khắc phục

Trang 23

được đa số nhược điểm của phương pháp cực phổ cổ điển và phương pháp

xung thường

Trong phương pháp xung vi phân, điện cực được phân cực bằng một

điện áp một chiều biến thiên tuyến tính với tốc độ chậm Ghi dòng tại hai thời

điểm trước khi nạp xung và trước khi ngắt xung Đường biểu diễn sự khác

nhau giữa hai dòng này vào thế điện cực có dạng pic, rất dễ xác định, có độ

phân giải cao Do vậy mà phương pháp xung vi phân giảm tối đa dòng dư,

một hạn chế của cực phổ cổ điển (hình 1.2)

Sự phụ thuộc dòng cực đại trong cực phổ xung vi phân vào các thông

số của quá trình đo cực phổ được tính toán lý thuyết cho hệ thức sau:

Trang 24

Do vậy khi tăng biên độ xung thì theo phương trình (1.4) dòng i tăng

lên, nhưng đồng thời bán chiều rộng pic cũng tăng theo (1.6), do đó giảm độ

phân giải của phương pháp Trong trường hợp biên độ xung đủ nhỏ (|∆E| <

20/n mV) thì bán chiều rộng được tính bởi công thức (1.7)

W1/2 = 3,52RT/(nF) = 90/n mV ở 25oC (1.7)

Vì vậy để đạt được giá trị dòng lớn đồng thời W1/2 đủ nhỏ, thường đặt

biên độ xung khoảng từ 10÷100mV

Hình 1.2 so sánh sự giống và khác nhau về kỹ thuật biến đổi thế và kỹ

thuật ghi dòng giữa các phương pháp cực phổ cổ điển (DC), cực phổ xung

thường (NP) và cực phổ xung vi phân (DP) Ưu điểm của phương pháp cực

phổ xung vi phân từ việc phân tích sóng cực phổ có dạng pic là tăng độ nhạy,

tăng độ phân giải, độ chọn lọc

Qua phân tích một số đặc điểm của Vit.C và nhận thấy ưu điểm của

phương pháp cực phổ tôi tiến hành thực nghiệm Mục đích là tìm ra điều kiện

tối ưu xác định Vit.C theo phương pháp này một cách phù hợp với điều kiện

thiết bị phòng thí nghiệm của Việt Nam và ứng dụng xác định Vit.C trong các

đối tượng thực tế

Trang 25

Hình 1.2: Sơ đồ biểu diễn sự biến thiên thế theo thời gian và dạng sóng

cực phổ trong một số phương pháp (a) Thế biến thiên trong thời gian đo cực phổ

(b) Thế biến thiên trong 1 chu kì giọt, (▪: thời điểm ghi dòng)

(c) Sóng cực phổ

DC: Cực phổ cổ điển NP: Cực phổ xung thường DP: Cực phổ

xung vi phân

Trang 26

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM

2.1 DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT

2.1.1 Dụng cụ

Các dụng cụ thủy tinh: buret, pipet, bình định mức của Đức có độ chính

xác cao được ngâm rửa thường xuyên bằng hỗn hợp kali đicromat và axit

sunfuric đặc 98%

2.1.2 Thiết bị, máy móc

● Máy phân tích điện hóa đa chức năng 757VA Computrace, Metrohm

- Điện cực làm việc: điện cực giọt Hg

- Điện cực so sánh: điện cực Ag/AgCl

- Điện cực phù trợ: điện cực Pt

• Máy pH meter Precisa 900, Thụy Sĩ

• Cân phân tích STARTORIUS (độ chính xác ± 0,2mg)

• Xử lý số liệu trên máy tính, (dùng chương trình Excel)

2.1.3 Hóa chất

● Axit ascobic (North general pharmaceutical factory China)

● Axit axetic băng

● Natri axetat, Natri clorua, NaH2PO4.2H2O, K2HPO4.3H2O

● Axit pecloric, axit oxalic, axit tactric, axit citric

Các hóa chất đều thuộc loại tinh khiết phân tích (PA)

Các dung dịch nghiên cứu đều được pha từ lượng cân chính xác hóa

chất chuẩn bằng bình định mức đã được kiểm tra độ chính xác thể tích

Trang 27

2.2 CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.2.1 Nghiên cứu cơ bản

Trong bản khóa luận này, tôi tập trung nghiên cứu điều kiện tối ưu xác

định Vit.C trên cơ sở thiết bị, máy móc, hóa chất, môi trường phòng thí

nghiệm ở Việt Nam Mục đích là xác định Vit.C trong các đối tượng thực tế

một cách nhanh chóng, chính xác và hiệu quả

Bảng 2.1: Chương trình ghi sóng cực phổ của Vit.C

Thời gian khuấy sau khi cho mẫu 3s

Thời gian cân bằng trước khi quét thế 10s

2.2.1.1 Khảo sát tính chất cực phổ của Vit.C trong một số nền

Xét phương trình cho e

của axit ascobic:

Trang 28

O

OH HO

O OH

CH2OH

2H + 2e

-Axit dehidroascobic Axit ascobic

Trong phương trình trên, có sự góp mặt của H+, vì vậy nồng độ H+

ảnh hưởng nhiều đến hoạt tính cực phổ của axit ascobic Tôi chọn điều kiện ghi

tín hiệu cực phổ của axit ascobic trong các nền đệm, nhằm duy trì pH ổn định

trong suốt quá trình đo Theo tài liệu nghiên cứu, ba loại đệm hay được dùng

trong phân tích các chất hữu cơ bằng phương pháp cực phổ là đệm xitrat +

hidrophotphat, đệm axetat và đệm photphat Tôi tiến hành ghi sóng cực phổ

của axit ascobic trong ba nền như trên

Chuẩn bị dung dịch nền

• Nền đệm xitrat + hidrophotphat

- Pha dung dịch axit xitric 0,1M (cân 10,500g axit xitric, hòa tan bằng

nước thành 500ml dung dịch)

- Pha dung dịch hidrophotphat 0,2M (cân 22,822g muối K2HPO4.3H2O,

hòa tan bằng nước thành 500ml dung dịch)

- Trộn hai dung dịch trên để được các dung dịch đệm có pH khác nhau

pH V dd Axit xitric 0,1M(ml) V dd hiđrophotphat 0,2M

(ml)

Trang 29

- Pha dung dịch CH3COONa 0,2M: cân 8,203g Natri axetat, hòa tan

vào nước, định mức thành 500ml dung dịch

- Trộn hai dung dịch theo thể tích

pH V dd axit axetic 0,2M (ml) V dd Natri axetat 0,2M (ml)

Thực nghiệm:

Lấy 10ml dung dịch đệm vào bình đo, đuổi khí oxi hòa tan 300s, đo

đường nền, thêm 0,1ml dung dịch Vit.C 500mg/l vào bình đo, ghi sóng cực

Trang 30

phổ của Vit.C tương ứng Nhận xét chất lượng pic của Vit.C trong các nền

đệm khác nhau

2.2.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của oxi hòa tan

Đo đường cực phổ của dung dịch chứa Vit.C 2mg/l trong đệm axetat

0,2M, thời gian đuổi khí lần lượt là 3s, 30s, 60s, 90s, 120s, 150s Chọn thời

gian đuổi khí khi pic của Vit.C đã ổn định

2.2.1.3 Khảo sát pH của nền axetat

Để nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến pic của Vit.C tôi chuẩn bị một

dãy dung dịch đệm axetat 0,1M có pH khác nhau bằng cách trộn hai dung

dịch axit axetic 0,1M và Natri axetat 0,1M theo tỷ lệ thể tích (9,5:0,5), (8:2),

(5:5), (2:8), (0,5:9,5), đo pH của các dung dịch đó trên máy pH meter

Tiến hành ghi đường cực phổ của Vit.C ở 3 nồng độ 1, 2, 3mg/l trong

các nền đã chuẩn bị Lặp lại 2 lần Chọn nền axetat có pH thích hợp cho các

phép đo tiếp sau

2.2.1.4 Khảo sát nồng độ nền axetat

Để loại trừ dòng điện chuyển, nồng độ chất điện ly trơ trong dung dịch

phải lớn hơn nồng độ chất nghiên cứu khoảng 50 lần, khoảng nồng độ chất

phân tích đo bằng cực phổ tốt nhất theo tài liệu là 10-5

÷10-4M, vậy nồng độ chất điện ly trơ nên lớn hơn hoặc bằng 0,01M tương đương nồng độ nền

axetat (5:5) là 0,02M Tuy nhiên thực tế nghiên cứu cho thấy cần nồng độ nền

lớn hơn , vì vậy tôi tiến hành khảo sát pic của Vit.C trong các dung dịch nền

có nồng độ khác nhau như sau:

• Chuẩn bị dung dịch đệm axetat

- Dung dịch đệm axetat 1M (CH3COOH 0,5M; CH3COONa 0,5M):

Cân 20,5075g Natri axetat cho vào bình định mức 500ml, thêm nước

cất hai lần, hòa tan hoàn toàn, thêm 18,75ml axit axetic băng, định mức đến

vạch

Trang 31

- Pha loãng dung dịch đệm axetat 1M bằng nước cất hai lần để được

các dung dịch đệm có nồng độ 0,5M; 0,2M; 0,1M; 0,05M; 0,01M; 0,005M

• Tiến hành đo đường cực phổ của Vit.C trong các nền trên ở

3 khoảng nồng độ 5, 10, 15mg/l (2,8; 5,6; 8,4.10-5M), đo lặp 2 lần, lấy giá trị

trung bình

Chọn nồng độ nền tối ưu

2.2.1.5 Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính

Xây dựng đường chuẩn iP=f(CVit.C) theo phương pháp hồi quy tuyến

tính, từ đó chọn được khoảng nồng độ tối ưu, tại đó chiều cao sóng cực phổ

của Vit.C phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ của nó

Các giá trị cho trong bảng

Bảng 2.2: Bảng số liệu xây dựng đường chuẩn theo phương pháp

hồi quy tuyến tính

Trang 32

1

k ji j i

y y

Thay xi vào phương trình (2.2) vừa tìm, được ŷi tính theo lý thuyết

t là thừa số student lý thuyết với độ tin cậy thống kê là 95%, hệ số tự do

f=n(k-1)

Đánh giá tính có có ý nghĩa của hệ số b:

Định dạng
Số trang	64
Dung lượng	1,08 MB