5.1. Giới thiệu về đối tượng phân tích
Viamin C tham gia vào quá trình hình thành collagen, một protein quan trọng đối với sự tạo thành và bảo vệ các mô như da, sụn, mạch máu, xương và răng.
Vitamin C tham gia vào các quá trình chuyển hóa của cơ thể như: Lipid, Glucid, Protid.
Vitamin C tăng cường khả năng chống nhiễm khuẩn do kích thích tổng hợp nên interferon - chất ngăn chặn sự xâm nhập của vi khuẩn và virút trong tế bào. Vitamin C xúc tác cho quá trình chuyển Fe3+ thành Fe2+ nên giúp cho sắt được hấp thu tốt ở ruột, giảm nguy cơ thiếu máu. Vitamin C còn là một chất chống oxy hoá bằng cách trung hoà các gốc tự do, kìm hãm sự lão hoá của tế bào.
Trong bài thực tập này, sinh viên sẽ tiến hành xác định hàm lượng axit ascobic trong viên nén vitamin C 100 mg của công ty Cổ phần Dược VTYT Thanh Hóa hoặc của hãng khác tương đương.
5.2. Nguyên tắc phân tích
5.2.1. Phương pháp iot- thiosunfat
Phương pháp dựa trên phản ứng oxyhoá - khử chuyển hoá I2 thành I- và ngược lại: I2 + 2e 2I-
Hệ I2/ 2I- có thế oxy hoá khử tương đối nhỏ, bằng 0,54 V, nên I- có thể là chất khử đối với nhiều chất oxy hoá (tuy phản ứng chậm) và ngược lại I2 cũng có thể là chất oxy hoá đối với nhiều chất vô cơ và hữu cơ (phản ứng nhanh, định lượng).
Một đặc điểm cần lưu ý là phản ứng xác định các chất theo cách tạo ra I2 thường không xác định được điểm tương đương do I2 sinh ra ngay từ đầu đã làm xuất hiện màu xanh của chất chỉ thị hồ tinh bột. Để khắc phục hiện tượng này, người ta sử dụng phương pháp xác định gián tiếp thông qua một chất khử, thường dùng natrithiosunfat Na2S2O3, vì vậy phương pháp này còn gọi là Phương pháp iot-thiosunfat.
Như vậy, khi cần xác định chất oxy hoá, người ta cho nó tác dụng với lượng dư KI trong môi trường axit hình thành một lượng I2 tương đương với chất oxy hoá về đương lượng. Tiếp theo chuẩn độ lượng I2 thoát ra bằng natri thiosunfat với chất chỉ thị hồ tinh bột.
nOx + mKI m/2 I2 + nKh + mK+
2Na2S2O3 + I2 Na2S4O6 + 2NaI
Từ các hệ số của phản ứng, tính lượng chất oxy hoá ban đầu. Sơ đồ trên dùng để xác định các chất oxy hoá như : K2Cr2O7, KMnO4, KClO3, Cl2 , Br2, NO2- Fe3+, Cu2+...
Điều kiện của phản ứng:
- Phản ứng được tiến hành trong môi trường axit yếu đến kiềm yếu (pH<9), không được tiến hành phản ứng trong môi trường kiềm mạnh vì tạo thành IO-
I2 + 2NaOH NaIO + NaI + H2O
IO- là chất oxy hoá mạnh, có thể oxy hoá được thiosunfat đến sunfat nên làm sai lệch đương lượng của phản ứng. Mặt khác cũng không tiến hành trong môi trường axit mạnh nồng độ cao do H+ là một ion rất linh động, làm tăng quá trình hoà tan oxy, sai lệch phản ứng do I- bị oxi hóa bởi oxi không khí, đặc biệt khi được chiếu sáng tạo thành I2.
- Chuẩn độ nguội vì iot là chất dễ bay hơi, mặt khác hồ tinh bột sẽ kém phản ứng với iot khi đun nóng, điều đó dẫn đến giảm độ nhạy.
- Do độ tan I
2 trong nước khá nhỏ nên cần sử dụng lượng KI dư để hòa tan I2 thành KI3. Sự tạo thành hợp chất này không ảnh hưởng gì đến quá trình định phân vì phản ứng tạo phức K[I
3] thuận nghịch , K[I
3] sẽ bị phân hủy dần giải phóng I
2 vào dung dịch.
- Dù dùng KI dư (và axit khi cần) vận tốc giữa chất oxi hóa thường không lớn, vì vậy sau khi thêm chất oxi hóa phải để yên dung dịch trong chỗ tối khoảng 10 phút cho phản ứng hoàn toàn.
- Đối với trường hợp định phân I
2 thoát ra trong phản ứng, chỉ được thêm hồ tinh bột khi I
2 đã tác dụng gần hết (dung dịch có mầu vàng nhạt). Nếu thêm hồ tinh bột khi I
2
còn nhiều, hợp chất giữa Iốt và hồ tinh bột tạo ra nhiều, làm cho quá trình giải hấp I2
khỏi hợp chất I2-hồ tinh bột chậm nên phản ứng chậm với Na
2S
2O
3 do đó dễ định phân quá điểm tương đương.
Mặc dầu thế oxy hoá khử của hệ I2/2I- nhỏ nhưng nó vẫn cao hơn một số cặp khác cho nên I2 trở thành chất oxy hoá. Một số chất khử thường gặp là: SO32-, S2-, Sn2+ và đặc biệt là AsO33-. Thế oxy hoá khử tiêu chuẩn của cặp AsO34-/ AsO33- là 0,57 v cho nên nếu nhìn vào đây ta thấy phản ứng chạy theo chiều ngược lại. Nhưng thực ra chính I2 oxy hoá được asenit nhờ thực hiện phản ứng trong môi trường kiềm yếu, pH=8. Chúng ta sẽ xét kỹ các phản ứng này ở phần sau.
Để xác định axit ascobic, cần cho dư I2 và chuẩn độ iot dư bằng dung dịch chuẩn Na2S2O3.
5.2.2. Phương pháp iodat
Trong phương pháp iodat, kali iodat được sử dụng làm chất chuẩn và nó được cho vào axit ascorbic chưa axit mạnh và kali iodua (KI). Kali iodat phản ứng với kali iodua, giải phóng ra phân tử iot (I2):
KIO3 + 5 KI + 6 H+ → 3 I2 + 6 K+ + 3 H2O (1)
Iot tạo ra ở phản ứng trên sẽ phản ứng nhanh với axit ascorbic tạo ra axit dehydroascorbic và ion iodua.
C6H8O6 + I2 → C6H6O + 2 I- + 2 H+ (2)
5.3. Hóa chất, thuốc thử và mẫu phân tích 5.3.1. Hóa chất do phòng thí nghiệm chuẩn bị
* Chuẩn bị dung dịch chuẩn Na2S2O3
Na2S2O3.5H2O chất kết tinh, mặc dù có thể điều chế được ở mức tinh khiết hóa học trong những điều kiện thích hợp nhưng vẫn không thể pha chế dung dịch Na
2S
2O
3
có nồng độ chính xác theo lượng cân vì nó là hợp chất không bền, có thể tác dụng với CO2, O2 trong không khí, bị tác dụng của vi khuẩn trong nước…
Dung dịch được chuẩn bị bằng cách hoà tan một lượng muối sao cho có nồng độ khoảng 0,01M. Cân một lượng cân muối natrithiosunfat chính xác trên cân phân tích để pha dung dịch chuẩn là vô nghĩa do muối này có thành phần không hoàn toàn đúng với công thức. Tốt hơn cả là cân trên cân kỹ thuật, để pha một dung dịch nồng độ nào đó, sau đó để yên và bảo quản nó trong lọ nâu, cách li với môi trường không khí một vài ngày, lọc dung dịch, chuẩn độ lại theo các chất chuẩn bền vững trước khi đem sử dụng.
Dung dịch natrithiosunfat không bền, sau khi pha xong, dung dịch có nồng độ hơi cao hơn nhưng dần dần chúng giảm đi do các nguyên nhân oxy hoá của oxy không khí, do vi khuẩn hoặc phản ứng với CO2, dung dịch bị đục.
2 Na2S
2O
3 + O
2 2Na
2SO
4 + 2S ↓
Na2S2O3 + H2CO3 NaHCO3 + NaHSO3 + S↓
Vì vậy khi cho Na
2S
2O
3 tác dụng với I
2 thì thực chất có 2 phản ứng : HSO3
− + I
2 + H
2O HSO
4
− (1) 2S
2O
3 2− + I
2 S
4O
6
2− + 2I−
Như vậy người ta không chuẩn độ ngay Na2S2O3 sau khi pha mà sau khoảng 10 ngày mới xác định nồng độ. Để ngăn ngừa ảnh hưởng của CO
2 người ta dùng nước cất mới đun sôi để nguội để pha và nếu pha 0,1g Na
2CO
3 vào 1 lít dung dịch thì có thể tăng độ ổn định của nồng độ dung dịch Na
2S
2O
3 và khoảng 10 mg HgI2/l để loại trừ vi khuẩn vì:
Na2CO
3 + CO
2 + H
2O 2NaHCO
3
Sau khi pha chế, thỉnh thoảng lại phải xác định lại nồng độ dung dịch Na
2S
2O
3.
* Dung dịch KI3 : Dung dịch iot được chuẩn bị bằng cách hoà tan iot tinh thể trong KI để tạo phức KI3, lượng KI phải gấp 3 lần I2. Dung dịch được chuẩn bị như sau: Cân khoảng 3-4 g KI bằng cân kỹ thuật, cho vào lọ thuỷ tinh có nút nhám, thêm khoảng 2 ml nước. Khuấy kỹ và để cho nó trở về nhiệt độ phòng rồi cân trên cân phân tích, có
G1. Thêm khoảng 1,269 g I2 và đậy nút lại, lắc kỹ, cân trên cân phân tích lần thứ 2, ta có G2, Vậy G1-G2 là lượng I2 đã lấy. Chuyển toàn bộ dung dịch vào bình định mức 0,5 lit và thêm nước cất tới vạch mức, lắc kỹ, ta có dung dịch chuẩn I2 nồngđộ khoảng 0,01M. Có thể xác định lại nồng độ của dung dịch iot theo dung dịch natrithiosunfat vừa chuẩn bị ở trên với chất chỉ thị hồ tính bột.
Chú ý: Cũng có thể xác định nồng độ dung dịch I2 bằng cách chuẩn độ với dung dịch Na2S2O3 (pha từ As2O3) hoặc tạo ra từ dung dịch KIO3 bằng phản ứng với KI dư trong môi trường axit.
* Dung dịch chất chỉ thị hồ tinh bột 1%: Cân 1 g tinh bột tan, thêm vài ml nước nguội, khuấy đều. Đổ tất cả vào 100ml nước sôi, đun sôi vài phút cho tới khi nào hồ tinh bột trong suốt−lọc nếu cần. Thêm vài mg HgI
2 để diệt khuẩn nhằm bảo quản chỉ thị hồ tinh bột được lâu hơn. Lấy 1 giọt dung dịch I2 0,01M, thêm 50ml nước, 2∼3ml hồ tinh bột vừa pha. Dung dịch sẽ có mầu xanh lơ. Nếu mầu tím, hoặc nâu chứng tỏ hồ tinh bột đã hỏng không dùng được).
Cũng có thể pha hồ tinh bột trong hỗn hợp nước- glycerol (1:1 v/v) để tăng thời hạn sử dụng hồ tinh bột.
5.3.2. Hóa chất và mẫu do sinh viên chuẩn bị
- Mẫu phân tích: Viên nén Vitamin C 100 mg của công ty Cổ phần Dược VTYT Thanh Hóa. Mỗi sinh viên cần 10 viên nén để phân tích.
Lấy 10 viên vitamin C, cân chính xác khối lượng 10 viên. Nghiền nhỏ mẫu trong cối sứ. Cân trên cân phân tích khoảng 1 gam mẫu, hòa tan trong cốc chịu nhiệt 250ml, bằng khoảng 10 ml nước cất, rung siêu âm trong 5 phút. Lọc lấy phần dung dịch chứa axit ascobic qua giấy lọc băng xanh, thêm 1 ml H2SO4 2 M và định mức thành 100,0 ml trong bình định mức (dung dịch A).
- Pha dung dịch chuẩn KIO30,0075 M: Sấy khô KIO3 ở 1100C trong 2 h và chuyển vào bình hút ẩm. Cân trên cân phân tích lượng từ 0,36- 0,44 gam và hòa tan định lượng vào bình định mức 250 ml. Tính lại nồng độ chính xác của dung dịch này với 4 chữ số có nghĩa. Bảo quản dung dịch trong bình tối màu.
5.4. Qui trình phân tích
5.4.1. Xác định nồng độ Na2S2O3 theo KIO3
Nguyên tắc: Dùng một lượng xác định KIO3 để oxihoá lượng dư KI thành I2và chuẩn độ I2 sinh ra bằng dung dịch Na2S2O3 với chất chỉ thị hồ tinh bột. Từ nồng độ và thể tích của K2Cr2O7 có thể xác định được nồng độ của dung dịch thiosunfat.
IO3- + 5 I- + 6H+ 3I2 + 3 H2O I2 + 2 S2O32- 2I- + S4O62-
Tiến hành:
Dùng pipet lấy chính xác Vml (10,00ml) dung dịch KIO3 có nồng độ đã biết vào bình nón cỡ 250ml. Thêm 5ml H2SO4 3M, 10ml dung dịch KI 5%, lắc nhẹ cho đều, đậy miệng bình bằng kính đồng hồ và để yên trong bóng tối 10 phút. Sau đó chuẩn độ lượng I2 giải phóng ra bằng dung dịch Na2S2O3 cho tới khi dung dịch có màu vàng rơm, thêm 1ml hồ tinh bột 1%, lắc đều và chuẩn độ tiếp tới khi mất nàu xanh thì dừng lại. Ghi số ml dung dịch Na2S2O3 chuẩn độ - V0 ml. Làm 3 lần và lấy kết quả trung bình.
5.4.2. Xác định axit ascobic theo phương pháp iodat
Dùng pipet lấy 10,00 ml dung dịch mẫu axit ascorbic (dung dịch A) vào bình nón 250 ml, thêm 4 ml HCl 2M, 1 thìa nhỏ KI ( cỡ 1 gam) và 3 ml dung dịch hồ tinh bột.
Sau đó chuẩn độ với dung dịch chuẩn KIO3 có nồng độ biết trước cho tới khi dung dịch chuyển từ nâu sang xanh đậm. Ghi lại thể tích dung dịch kali iodat (KIO3).
Chú ý: điểm cuối đạt được khi dung dịch chuyển màu xanh sẫm vĩnh viễn do phức được tạo thành giữa hồ tinh bột và iot. Trong suốt quá trình chuẩn độ iodometric, một phức trung gian màu xanh sẫm có thể được tạo thành tức thời trước khi iot phản ứng với axit ascorbic. Tuy nhiên, nếu màu của dung dịch biến mất trước khi được cho trộn lẫn, điểm cuối sẽ không thể đạt được. Do đó, cần khuấy từ hoặc lắc đều liên tục trong quá trình chuẩn độ để cho phản ứng của iod với axit ascorbic dễ dàng xảy ra.
5.4.3. Xác định axit ascobic theo phương pháp iot- thiosunfat
Dùng pipet lấy 10,00 ml dung dịch mẫu axit ascorbic (dung dịch A) vào bình nón 250 ml, thêm 25,00 ml dung dịch chuẩn I2 0,02000M vào bình nón. Sau 5 phút, chuẩn độ lượng I2 dư bằng dung dịch chuẩn Na2S2O3 đã biết nồng độ ở trên cho đến khi dung dịch có màu vàng rơm, thêm tiếp 3 ml dung dịch hồ tinh bột và chuẩn độ cho đến khi dung dịch mất màu xanh. Ghi lại thể tích Na2S2O3 tiêu tốn.
5.5. Báo cáo kết quả:
- Tính nồng độ dung dịch chuẩn KIO3 từ lượng cân và nồng độ dung dịch chuẩn Na2S2O3, I2 của phòng thí nghiệm.
- Tính toán hàm lượng axit ascobic trong mỗi viên thuốc.
- So sánh kết quả chuẩn độ của hai phương pháp với kết quả ghi trên bao bì thông qua tính độ chệch của mỗi kết quả.
5.6. Câu hỏi chuẩn bị bài
-Giải thích cơ chế phép xác định axit ascobic theo phương pháp KIO3.
- Thiết lập công thức tính hàm lượng axit ascobic trong một viên thuốc.
-Tìm hiểu về thành phần tá dược trong viên nén Vitamin C và cho biết chúng ảnh hưởng thế nào đến phép xác định và cách loại trừ nếu cần.