Sau khi chọn đƣợc pH tối ƣu, chúng tôi khảo sát các loại đệm khác nhau: đệm acetat, citrat, đệm phot phat. Các đƣờng von-ampe hòa tan đƣợc trình bày hình 3.10.
46
Hình 3.10: Đƣờng DPAdSV của một số đệm khác nhau: 1- đệm citrat pH = 3,80; 2- đệm acetat pH = 3,8; 3- đệm photphat pH = 4,0; 4- đệm vạn năng pH = 4,0
ĐKTN: Nifedipin 10-6M, tacc = 30s, Eacc = -0,2V, tcb = 5s, quét thế theo chiều
catot từ 0 đến -1,0V, ΔE = 50mV, ν = 12,5mV/s
Qua đƣờng von-ampe hòa tan của một số hệ đệm khác nhau cho thấy, đệm vạn năng cho kết quả cƣờng độ dòng cao nhất, píc cân đối. Do vậy, đệm vạn năng pH = 4,0 đƣợc chọn cho các nghiên cứu tiếp theo.
Ngoài ra, chúng tôi đã khảo sát ảnh hƣởng nồng độ dung dịch đệm vạn năng từ 0,01M; 0,04M; 0,05M; 0,1M; 0,5M. Kết quả cho thấy, Ip tại các nồng độ khác nhau không khác nhau đáng kể, vì thế chọn đệm vạn năng có nồng độ 0,04M.
3.1.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tích luỹ
Thời gian tích luỹ (tacc) phụ thuộc vào nồng độ của chất cần nghiên cứu, nồng độ chất lớn thì tacc ngắn, nồng độ nhỏ thì cần tacc nhiều hơn. Kết quả khảo sát tacc tại các nồng độ nifedipin 10-8M, 10-7M, 10-6M đƣợc trình bày trên hình 3.11 và hình 3.12. Các đƣờng von-ampe hòa tan xung vi phân đƣợc trình bày phu ̣ lu ̣c P1.1, bảng kết quả đo cƣờng độ dòng Ip trình bày bảng P5.3, P5.4 và P5.5
47
Hình 3.11: Sự phụ thuộc Ip vào tacc của dung dịch nifedipin 10-6M, 10-7M
( ĐKTN: pH = 4,0; Eacc = -0,2V, ν =12,5mV/s, tacc = 0s ÷120s (NFD = 10-6M);tacc =0
÷ 270 s (NFD = 10-7M); thời gian sục khí N2 là 300s, tcb =5s, Erange =-0,2V ÷ -1,0V)
Hình 3.12: Sự phụ thuộc Ip vào thời tacc của dung dịch nifedipin 10-8M
ĐKTN: pH =4,0; Eacc = -0,2V, ν =12,5mV/s, tacc = 0s ÷ 480s, thời gian sục khí N2
là 300s, tcb=5s; Erange = -0,2V ÷ -1,0V)
Từ kết quả khảo sát ảnh hƣởng của tacc đối với các dung dịch 10-6M, 10-7M, 10-8M rút ra một số nhận xét:
- Nhìn chung, khi thời gian tích lũy tăng thì cƣờng độ dòng tăng tuyến tính với khoảng thời gian ban đầu, sau đó cƣờng độ dòng tăng chậm so với thời gian, nếu tiếp tục tăng thời gian tích lũy thì cƣờng độ dòng giảm. Các đặc tính hấp phụ trong các dung dịch có nồng độ khác nhau trên HMDE là giống nhau, quy luật hấp phụ có khả năng là hấp phụ đa lớp. Vì sau khi cƣờng độ dòng hòa tan chất hấp phụ
48
đạt cực đại, nếu tiếp tục tăng thời gian tích lũy thì cƣờng độ dòng bị giảm do có thể chất đã hấp phụ thành nhiều lớp (đa lớp) nên khi hòa tan sẽ không đƣợc hoàn toàn. Cụ thể, với nồng độ nifedipin 10-6M, 10-7M, 10-8M khi thời gian tích lũy tăng từ 0s - 30s, 0s - 120s và 0 - 240s tƣơng ứng với các nồng độ trên thì cƣờng độ dòng tăng tỉ lệ với tacc, sau đó tăng rất chậm và có xu hƣớng giảm khi tiếp tục tăng thời gian tích lũy. Do vậy, đối với nifedipin có khả năng hấp phụ mạnh trên điện cực HMDE, kiểu hấp phụ đa lớp, nên chọn thời gian tích lũy trong khoảng tuyến tính thì tín hiệu đo cƣờng độ dòng sẽ lặp lại và chọn lọc hơn.
3.1.3.5. Khảo sát ảnh hưởng các thông số khác
Tốc độ quét thế, tốc độ khuấy, biên độ xung, thời gian cân bằng cũng đƣợc khảo sát để tối ƣu hoá các điều kiện đo. Khi tốc độ quét thế, biên độ xung tăng thì cƣờng độ dòng tăng nhanh nhƣng chân píc rộng và không cân đối, độ chọn lọc không đảm bảo. Vì vậy, các điều kiện tối ƣu đƣợc chọn là tốc độ khuấy 2400rpm, tốc độ quét 12,5mV/s, biên độ xung 50mV, kích thƣớc giọt thuỷ ngân là 4.
3.1.3.6. Khảo sát ảnh hưởng của metanol và etanol
Nifedipin là chất hữu cơ khó tan trong nƣớc, tan tốt trong dung môi hữu cơ nhƣ metanol, etanol (dung môi hydroxyl) nên chúng tôi đã khảo sát ảnh hƣởng của dung môi metanol và etanol đến cƣờng độ dòng píc. Các đƣờng von-ampe đƣợc trình bày hình P1.2. Kết quả đo cƣờng độ dòng phụ thuộc vào metanol và etanol đƣợc biểu diễn trên hình 3.13:
Hình 3.13: Sự phụ thuộc Ip vào % dung môi (ĐKTN: nồng độ nifedipine 10-6M,
49
- Khi % dung môi trong dung dịch đo tăng lên thì thế đỉnh píc khử thay đổi, dịch chuyển về phía âm hơn và cƣờng độ dòng giảm do quá trình hấp phụ chất phân tích lên bề mặt điện cực giảm. Điều này có thể giải thích, trong dung dịch đo khi có metanol và etanol đã làm giảm khả năng hấp phụ của chất nifedipin trên bề mặt điện cực giọt thủy ngân treo do sức căng bề mặt giữa Hg và dung dịch đo thay đổi đã ảnh hƣởng đến dòng hấp phụ. Thế đỉnh píc dịch chuyển sang phía âm hơn, điều đó có nghĩa chất phân tích bị khử khó hơn. Do vậy, dung môi không thích hợp khi có mặt trong dung dịch đo, nó sẽ ảnh hƣởng đến tín hiệu đo. Tuy nhiên, khi trong dung dịch đo có hàm lƣợng % metanol và % etanol nhỏ hơn 2% thì không ảnh hƣởng đáng kể đến cƣờng độ dòng píc. Vì vậy, hàm lƣợng metanol đƣợc sử dụng trong khi pha dung dịch gốc không ảnh hƣởng đến tín hiệu cƣờng độ dòng đo cũng nhƣ độ lặp lại của phép đo.
3.1.3.7. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hƣởng đến tốc độ phản ứng, nghiên cứu sự ảnh hƣởng của nhiệt độ giúp chúng ta hiểu đƣợc bản chất của tƣơng tác hoá học.
Đa số phản ứng có tốc độ tăng khi nhiệt độ tăng lên, một số tốc độ phản ứng chậm lại khi tăng nhiệt độ còn loại thứ ba phức tạp hơn đó là lúc đầu tốc độ phản ứng tăng theo nhiệt độ nhƣng khi nhiệt độ đạt đến một trạng thái nhất định thì tốc độ phản ứng lại giảm dần [85].
Tốc độ phản ƣ́ng phụ thuô ̣c vào nhiê ̣t đô ̣ , khi nhiê ̣t đô ̣ tăng các phân tƣ̉ chuyển đô ̣ng nhanh và va cha ̣m nhiều , đô ̣ng năng tăng. Mặt khác, khi nhiệt độ tăng thì dòng hấp phụ giảm. Do vậy, trong phân tích điện hóa, yếu tố nhiệt độ ảnh hƣởng đáng kể đến quá trình chuyển chất đến bề mặt điện cực. Khi có sự thay đổi nhiệt độ trong dung dịch đo thì dòng hấp phụ, dòng khuếch tán, dòng đối lƣu sẽ bị thay đổi nên cƣờng độ dòng píc thay đổi. Tiến trình thực nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ đến cƣờng độ dòng hấp phụ theo phần 2.2.4. Các đƣờng von-ampe hòa tan phụ thuộc vào nhiệt độ đƣợc biểu diễn trên hình P1.3 và kết quả đƣợc biểu diễn trên đồ thị hình 3.14:
50
Hình 3.14: Sự phụ thuộc Ip vào nhiệt độ của dung dịch
(ĐKTN: nồng độ nifedipin 10-6M, Eacc= -0,2V, tacc= 30s, tcb =5s, pH = 4,0; ν
= 12,5mV/s, nhiệt độ 600C÷ 80C )
Qua kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ cho thấy, khi nhiệt độ tăng thì tốc độ chất đi đến bề mặt điện cực HMDE tăng lên, đến giá trị nhiệt độ 300C thì cƣờng độ dòng đạt cực đại, nếu tiếp tục tăng nhiệt độ thì cƣờng độ dòng giảm xuống do khi đó quá trình điện cực bị ảnh hƣởng bởi yếu tố hấp phụ (dòng hấp phụ quyết định). Điều này có thể giải thích, khi nhiệt độ tăng thì chất hấp phụ trên bề mặt điện cực giảm xuống do chất đến sát bề mặt điện cực lại bị khuếch tán ra (dòng hấp phụ tỉ lệ nghịch với nhiệt độ) [85]. Trong trƣờng hợp ngƣợc lại, đo dung dịch có nhiệt độ từ cao xuống thấp thì giá trị cƣờng độ dòng tăng dần và đạt giá trị cực đại từ 350C đến 280C sau đó cƣờng độ dòng giảm xuống khi nhiệt độ giảm.
Nhƣ vậy, nhiệt độ ảnh hƣởng tới quá trình hấp phụ nifedipin trên HMDE, cƣờng độ dòng cực đại trong khoảng nhiệt độ 280C - 350C. Khi nhiệt độ cao hơn 350C thì píc bắt đầu giảm, thế đỉnh píc dịch chuyển về phía dƣơng hơn khi nhiệt độ tăng, ngƣợc lại thế đỉnh píc dịch chuyển về phía âm hơn khi nhiệt độ giảm.
3.1.3.8. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ nifedipin
Trong cùng các điều kiện nhƣ thế tích lũy, thời gian tích lũy, môi trƣờng, nhiệt độ…nồng độ chất nifedipin ảnh hƣởng nhƣ thế nào đến giá trị cƣờng độ dòng hấp phụ. Kết quả đo cƣờng độ dòng phụ thuộc nồng độ đƣợc biểu diễn trên hình 3.15.
51
Hình 3.15. Sự phụ thuộc cƣờng độ dòng hấp phụ vào nồng độ
(ĐKTN: Eacc= -0,2V, tacc= 30s, pH = 4,0; tcb =5s; ν = 12,5mV/s, nhiệt độ
250C, thay đổi nồng độ từ 10-7M - 20.10-7M)
Từ kết quả hình 3.15 cho thấy, khi nồng độ nifedipin trong khoảng 10-7M - 10.10-7M thì với các điều kiện thí nghiệm nhƣ trên thì sự phụ thuộc giữa Ip và nồng độ là tuyến tính, khi nồng độ nifedipin từ 10.10-7M -12.10-7M thì Ip tăng không tỉ lệ với việc tăng nồng độ. Tiếp tục tiến hành đo dung dịch với nồng độ nifedipin cao hơn 15.10-7M - 20.10-7M thì cƣờng độ dòng giảm, chứng tỏ khi nồng độ cao, cùng thời gian tích lũy nhƣ vậy, chất hấp phụ trên bề mặt điện cực thành nhiều lớp nên quá trình khử và hòa tan chất không tỉ lệ đƣợc với nồng độ chất.
Nhƣ vậy, qua khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng nhƣ thế tích lũy, pH, thời gian tích lũy, nhiệt độ, nồng độ có thể kết luận đƣợc rằng nifedipin có hấp phụ, hấp phụ mạnh và đa lớp trên điện cực HMDE.
3.1.3.9. Đánh giá độ tin cậy của phương pháp
Để việc nghiên cứu một phƣơng pháp phân tích có ý nghĩa khoa học và thực tiễn thì cần phải đánh giá độ tin cậy của phƣơng pháp. Các đại lƣợng thống kê cần thiết để đánh giá độ tin cậy là độ lặp lại, khoảng tuyến tính, giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng.
- Độ lặp lại: Độ lặp lại của giá trị cƣờng độ dòng píc trên điện cực HMDE đƣợc
52
chúng. Tiến hành đo lặp lại 2 dung dịch nifedipin có nồng độ 10-7M và 10-8M. Kết quả đƣợc tính và trình bày trong bảng 3.1.
Bảng 3.1. Các giá trị Ip,TB và độ lệch chuẩn ở hai giá trị nồng độ nifedipin khác nhau và ngày đo khác nhau.
Thông số Nồng độ nifedipin (M) 10-7M (cùng ngày đo) 10-7(khác ngày đo) 10-8M (cùng ngày) 10-8(khác ngày đo) Ip, TB (n = 6) 57,05 55,21 10,35 10,09 RSD(%) 2,08 2,54 7,18 8,42
- Khoảng tuyến tính, LOD và LOQ của nifedipin
Sau khi khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng cũng nhƣ các tính chất hấp phụ của nifedipin trên HMDE. Chúng tôi đã xây dựng đƣờng chuẩn trong các khoảng nồng độ 10-7M - 10-6M; 10-8M - 10-7M và 10-9M - 10-8M. Bảng giá trị thế và cƣờng độ dòng trình bày phụ lục bảng P5.6, P5.7, P5.8, kết quả đƣợc biểu diễn trên các hình 3.16, hình 3.18 và hình 3.20:
Hình 3.16: Sự phụ thuộc Ip vào nồng độ nifedipin trong khoảng 10-7M - 10-6M (ĐKTN: Eacc = -0,2V, pH = 4,0;
tacc= 30s, tcb =5s; ν = 12,5mV/s, nhiệt độ 250C)
Hình 3.17. Đƣờng AdSV của nifedipin (ĐKTN như hình 3.16) -200m -300m -400m -500m -600m -700m -800m U (V) -125n -100n -75.0n -50.0n -25.0n 0 I (A )
53
Hình 3.20: Sự phụ thuộc Ip vào nồng độ nifedipin trong khoảng 10-9M -10-8M (ĐKTN: Eacc = -0,2V,
pH = 4, tacc= 180s, tcb =5s, ν = 12,5mV/s, nhiệt độ 250C, thời gian sục khí 300s) -0.40 -0.60 U (V) -15.0n -12.5n -10.0n -7.50n -5.00n -2.50n 0 I (A ) Hình 3.21: Đƣờng AdSV của nifedipin (ĐKTN như
hình 3.20)
Hình 3.18 : Sự phụ thuộc Ip vào nồng độ nifedipin trong khoảng 10-8M - 10-7M. (ĐKTN: Eacc = -0,2V, pH = 4,0; tacc= 120s, tcb=5s; ν =12,5mV/s, nhiệt độ 250C) -0.20 -0.30 -0.40 -0.50 -0.60U (V) -50.0n -40.0n -30.0n -20.0n -10.0n 0 I (A ) Hình 3.19: Đƣờng AdSV của nifedipin (ĐKTN như ở
54
Hình 3.16 cho thấy, cƣờng độ dòng phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ nifedipin trong khoảng 10-7- 10-6M theo phƣơng trình Ip = (15,69 ± 0,48). Cx x10-7 + (2,03±0,63), R = 0,994.
Hình 3.18 cho thấy, cƣờng độ dòng phụ thuộc vào nồng độ nifedipin trong khoảng 10-8M - 10-7M theo phƣơng trình Ip = (4,96 ± 0,13).Cx x10-8 +(4,34 ± 0,79), R = 0,998.
Hình 3.20 biểu diễn sự phụ thuộc giữa Ip và nồng độ nifedipin trong khoảng từ 10-9M -10-8M theo phƣơng trình tuyến tính Ip = (0,977 ± 0,07).Cx x10-9- (0,75 ± 0,46), R = 0,995, độ lệch chuẩn SD = 0,31.
Giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng của phƣơng pháp đƣợc tính toán dựa vào phƣơng trình tuyến tính trong khoảng nồng độ nifedipin từ 10-9M - 10-8M đƣợc LOD = 0,95x10-9M, LOQ = 3,1x10-9M.
Nhƣ vậy, với các điều kiện nghiên cứu khảo sát đƣợc chúng tôi đã xây dựng ba khoảng nồng độ: 10-7M - 10-6M ; 10-8M - 10-7M và 2.10-9M - 10-8M, giới hạn phát hiện LOD là 0,95.10-9M. Do đó, có thể ứng dụng phƣơng pháp khảo sát đƣợc để xác định hàm lƣợng nifedipin trong các đối tƣợng mẫu có nồng độ từ thấp đến cao, đảm bảo độ đúng độ chính xác của kết quả.
Một số kết luận rút ra từ kết quả nghiên cứu tính chất điện hóa của nifedipin bằng phƣơng pháp DP -AdSV
- Nifedipin có hấp phụ trên điện cực HMDE, đặc tính hấp phụ phụ thuộc vào Eacc, pH, tacc, nhiệt độ, dung môi, nồng độ.
- Các điều kiện tối ƣu để giá trị cƣờng độ dòng píc cao và cân đối: Eacc = -0,2V, đệm Britton - Robinson pH = 4,0, nhiệt độ 250C - 300C, dung môi metanol và etanol nhỏ hơn 2%, tacc = 30s đối với nifedipin 10-7M - 10-6M ; tacc = 120s đối với nifedipin 10-8M - 10-7M và tacc = 180s đối với nifedipin 2.10-9M - 10-8M.
3.1.4. Nghiên cứu các đặc tính hấp phụ của nifedipin bằng phƣơng pháp NP-AdSV
Trong phƣơng pháp von-ampe hòa tan, kỹ thuật đo xung thƣờng ít đƣợc đề cập để ghi tín hiệu hòa tan. Tuy nhiên, kỹ thuật xung thƣờng tỏ ra hữu hiệu với một số chất hữu cơ. Trong ba chất đƣợc chọn để nghiên cứu, chỉ riêng có nifedipin cho
55
tín hiệu cƣờng độ dòng cao hơn nhiều so với kỹ thuật sóng vuông và xung vi phân trong cùng các điều kiện. Do vậy, với mong muốn là đa dạng hóa phƣơng pháp xác định, tiết kiệm đƣợc chi phí chúng tôi xây dựng thêm phƣơng pháp NP-AdSV. Theo các tài liệu cho thấy, phƣơng pháp von-ampe hòa tan sóng vuông và von-ampe hòa tan xung vi phân thì các điều kiện tối ƣu để xác định có khác nhau. Vì thế, các điều kiện tối ƣu nhƣ thế tích lũy, pH, thời gian tích lũy, nhiệt độ, nồng độ, khoảng tuyến tính với kỹ thuật xung thƣờng đƣợc khảo sát.
3.1.4.1. Khảo sát ảnh hưởng của thế tích lũy (Eacc )
Kết quả khảo sát thế tích lũy ảnh hƣởng đến giá trị cƣờng độ dòng hấp phụ đƣợc biểu diễn trên hình 3.22.
Hình 3.22: Sự phụ thuộc Ip vào Eacc
ĐKTN: Nồng độ nifedipin 10-7M, tacc = 60s, tcb = 5s, ν =12,5mV/s, Eacc từ -0,05V
đến -0,3V, thời gian sục khí N2 300s
Qua kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thế tích lũy đến cƣờng độ dòng cho thấy, cƣờng độ dòng phụ thuộc vào thế tích lũy, tại Eacc= -0,2V thì cƣờng độ dòng ghi đƣợc cao tức là tại thế đó chất hấp phụ trên bề mặt điện cực và khử là lớn nhất. Do vậy, chọn thế tích lũy Eacc= -0,2V cho các nghiên cứu tiếp theo.
3.1.4.2. Khảo sát ảnh hƣởng của pH
Tƣơng tự nhƣ phƣơng pháp von-ampe hòa tan xung vi phân, sự phụ thuộc cƣờng độ dòng píc khử vào pH đƣợc tiến hành khảo sát. Các đƣờng von- ampe hòa tan xung thƣờng đƣợc trình bày hình P1.4, bảng kết quả P5.8, kết quả đo
56
thế đỉnh píc và cƣờng độ dòng phụ thuộc vào pH đƣợc biểu diễn trên các hình 3.23