Để nghiên cứu tính chất điện hóa của cephalexin sau khi bị thủy phân xảy ra trên điện cực HMDE, chúng tôi ghi đƣờng CV. Tiến trình thí nghiệm đƣợc trình bày phần 2.2.6. Các đƣờng CV đƣợc biểu diễn trên hình 3.66.
(A) (B)
Hình 3.66: Đƣờng CV của cephalexin 10-6M.
ĐKTN: A)1- tacc=0s; 2- tacc=60s Eacc= -0,3V, ν = 100mV/s, Erange = -0,3V ÷ -1,2V
B)Eacc= -0,3V, ν = 100mV/s, Erange = -0,3V÷-1,2V, tacc=60s, V1- quét vòng 1, V2-
91
Kết quả hình 3.66A cho thấy, khi chất đƣợc tích lũy lên bề mặt điện cực với tacc = 60s thì tín hiệu cƣờng độ dòng catot cao hơn hẳn so với trƣờng hợp ghi trực tiếp không có tích lũy (tacc = 0s), cƣờng độ dòng catot khi có tích lũy cao gần gấp 20 lần so với giá trị cƣờng độ dòng catot khi không có tích lũy, cụ thể Ichp/ Iahp = 395/20,4 =19,4. Dòng anot khi có làm giàu cũng xuất hiện nhƣng tín hiệu cƣờng độ dòng anot thấp hơn rất nhiều dòng catot, Ic/Ia = 395/18,7 = 21,5. Nhƣ vậy, cephalexin sau khi bị thủy phân đã hấp phụ và có hoạt tính trên bề mặt điện cực giọt thủy ngân treo. Tính chất hấp phụ còn đƣợc thể hiện rõ ràng khi ghi liên tục năm vòng liên tục (xem hình 3.66B), sau thời gian tích lũy 60s, píc khử của vòng thứ nhất (V1) là cao nhất và trong suốt quá trình quét các vòng tiếp theo thì giá trị cƣờng độ dòng giảm dần đồng thời kéo theo thế đỉnh píc dịch chuyển sang phía dƣơng hơn. Nhƣ vậy, có thể khẳng định rằng cephalexin sau khi bị thủy phân trong môi trƣờng kiềm có hoạt tính điện cực và hấp phụ trên bề mặt điện cực HMDE.
3.4.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ quét thế
Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của tốc độ quét thế đến đƣờng von-ampe vòng trong trƣờng hợp tacc = 0s và tacc = 60s (phụ lục hình P3.10, bảng P5.18) đƣợc biểu diễn trên đồ thị hình 3.67.
Hình 3.67: Sự phụ thuộc Ip của đƣờng CV vào tốc độ quét thế ⱱ
ĐKTN: cephalexin 10-6M, tacc= 0s; tacc=60s tại Eacc= -0,3V, ν = 5,0 ÷ 1000mV/s,
92
Qua kết quả khảo sát cho thấy, khi tốc độ quét thế trong phƣơng pháp von-ampe vòng tăng thì giá trị cƣờng độ dòng tăng, sự phụ thuộc giữa logIp vào logν là tuyến tính, hệ số góc của phƣơng trình khi có thời gian tích lũy 60s là 0,88 lớn hơn trƣờng hợp khi không có thời gian tích lũy chứng tỏ có quá trình hấp phụ chất trên điện cực. Đồng thời khi tốc độ quét thế tăng thì giá trị thế đỉnh píc dịch chuyển về phía âm hơn, chứng tỏ píc khử và píc oxy hóa không phải là quá trình thuận nghịch. Thực nghiệm cho thấy, píc anot cũng phụ thuộc vào tốc độ quét thế nhƣng giá trị cƣờng độ dòng của píc anot thấp hơn rất nhiều píc catot.
Trong trƣờng hợp không có tích lũy tacc = 0s thì giá trị cƣờng độ dòng thấp hơn nhiều so với khi có tích lũy 60s và cũng tuân theo quy luật khi tốc độ quét thế tăng thì giá trị cƣờng độ dòng tăng.
3.4.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tích lũy
Hình 3.68. Sự phụ thuộc Ip vào tacc trong phƣơng pháp quét CV
ĐKTN: nồng độ cephalexin 10-6M, cephalexin 10-7M, Eacc= -0,3V, ν = 100mV/s,
tacc= 0s ÷ 540s, Erange = -0,3V ÷ -1,2V
Hình 3.68 cho thấy, khi thời gian tích lũy chất tăng thì giá trị cƣờng độ dòng tăng, sự phụ thuộc giữa cƣờng độ dòng và thời gian hấp phụ gần nhƣ tuyến tính, điều này phản ánh đúng những đặc tính của sóng hấp phụ.
93
3.4.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ cephalexin
Nồng độ cephalexin ảnh hƣởng đến đặc tính hấp phụ, với một khoảng nồng độ nhất định có tuân theo quy luật hấp phụ không. Chính vì vậy, chúng tôi đã khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ cephalexin (n.10-6M) trong hai trƣờng hợp: tacc = 0 s và tacc = 60 s. Kết quả đƣợc trình bày trên đồ thị hình 3.69
Hình 3.69: Sự phụ thuộc của Ip vào nồng độ cephalexin
ĐKTN: nồng độ cephalexin 10-6M ÷ 40.10-6M, Eacc= -0,3V, ν = 100mV/s, tacc= 0s và
tacc =60s, Erange = -0,3V ÷ -1,2V, a) tacc = 60s, b) tacc = 0s
Kết quả thực nghiệm cho thấy, khi thời gian tích lũy tacc= 0s thì cƣờng độ dòng rất nhỏ do không có thời gian tích lũy chất lên bề mặt điện cực giọt thủy ngân, tuy vậy khi nồng độ cephalexin tăng thì giá trị cƣờng độ píc tăng vì quá trình chất đến bề mặt điện cực đƣợc điều khiển bởi dòng khuếch tán. Khi tacc = 60s, cƣờng độ dòng catot tăng nhanh và tuyến tính với nồng độ cephalexin từ 10-6M đến 8.10-6M và có xu hƣớng đạt cân bằng, cƣờng độ dòng không tăng khi nồng độ cephalexin tiếp tục tăng. Điều này có thể giải thích, do bề mặt điện cực giọt thủy ngân treo không đổi, khi nồng độ chất tăng cùng một thời gian tích lũy chất, nồng độ tăng chất phân tích đi đến bề mặt điện cực tăng nên tín hiệu cƣờng độ dòng tăng nhƣng nếu tiếp tục tăng bề mặt điện cực sẽ đạt trạng thái bão hòa, không còn khả năng hấp phụ nữa nên tín hiệu cƣờng độ dòng píc catot không tăng nữa và có xu hƣớng giảm,
94
giá trị cƣờng độ dòng không lặp lại trên cùng một dung dịch đo. Nhƣ vậy, quá trình điện cực đƣợc điều khiển bởi dòng hấp phụ.
3.4.1.5. Tính thuận nghịch của phản ứng
Kết quả ghi đƣờng von-ampe vòng ở hình 3.66A cho thấy, píc khử của cephalexin cao hơn píc oxi hóa, sự khác nhau giữa thế đỉnh píc khử Epc và píc oxi hóa Epa là ∆Ep = 91mV (Epc = -0,814V, Epa = -0,723V) nên quá trình điện hóa xảy ra trên điện cực là gần thuận nghịch [68].
3.4.1.6. Cơ chế của phản ứng thủy phân cephalexin và quá trình điện cực (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Theo tài liệu tham khảo, cephalexin khi bị thủy phân trong môi trƣờng kiềm tạo thành một số sản phẩm trung gian (II, III, IV). Chất IV có hoạt tính điện cực, nhóm tham gia phản ứng khử là C=N và C=C nhƣng nhóm C=N dễ tham gia phản ứng khử trên điện cực giọt thủy ngân treo hơn nhóm C=C [64].
C NH2 C H O NH N S CH3 COOH O C NH2 H C O NH CH C O- O S NH CH3 COO- (I) (II) OH- 1000C CH NH C O NH CH C O S NH CH3 COO- OH- 1000C (III) O C NH CH C O CH NH CH CH3 N C COO- C CH2 SH (IV) OH- 1000C
Cơ chế của quá trình điện cực xảy ra trên điện cực giọt thủy ngân.
O C NH CH C O CH NH CH CH3 N C COO- C CH2 SH CH SH 2 CH3 N C COO- C CH CH NH C O NH CH C O ad ad O C NH CH C O CH NH CH CH3 N C COO- C CH2 SH e + NH C COO- C CH3 CH2 SH CH2 CH NH C O NH CH C O OH- + 2 2 + 2 H2O
95
3.4.2. Khảo sát các điều kiện của quá trình thủy phân cephalexin
Quá trình thủy phân phụ thuộc vào nồng độ kiềm trong dung dịch, nhiệt độ và thời gian thủy phân. Do vậy, trƣớc khi khảo sát các điều kiện đo bằng phƣơng pháp von-ampe hòa tan xung vi phân, chúng tôi khảo sát các điều kiện ảnh hƣởng đến quá trình thủy phân cephalexin.
3.4.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ
Tiến trình thí nghiệm theo 2.2.6, thay đổi nhiệt độ thủy phân từ 300C đến 1000C. Kết quả đƣợc trình bày trong bảng và đồ thị hình 3.70.
Hình 3.70: Sự phụ thuộc Ip vào nhiệt độ thủy phân
ĐKTN: cephalexin 10-6M, NaOH 0,04M, ttp= 15 phút, T0C = 300C ÷
1000C; Eacc = -0,3V, tacc = 30s, tcb = 5s, Erange = -0,3V ÷ -1,2V.
Qua kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ phản ứng thủy phân cephalexin cho thấy, khi nhiệt độ từ 80 - 1000C thì giá trị cƣờng độ dòng cao và ổn định. Vì vậy, chúng tôi chọn nhiệt độ cho phản ứng thủy phân là 900C.
3.4.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến phản ứng thủy phân
Tiến trình thí nghiệm theo 2.2.6, thay đổi nồng độ NaOH từ 0,02M - 1,0M, kết quả đƣợc biểu diễn trên hình 3.71
96
Hình 3.71: Sự phụ thuộc Ip vào nồng độ NaOH
ĐKTN: cephalexin 10-6M, ttp = 15 phút, T0C = 900C, NaOH 0,02M ÷ 1,0M,;
Eacc =-0,3V, tacc =30s, tcb = 5s, Erange = -0,3V ÷ -1,2V, thời gian sục khí nitơ 300s
Qua kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ NaOH cho thấy, khi nồng độ NaOH từ 0,2M đến 0,4M thì tín hiệu cƣờng độ dòng cao. Khi nồng độ NaOH nhỏ hơn 0,2M hoặc lớn hơn 0,4M thì giá trị cƣờng độ dòng đều giảm. Điều này có thể xảy ra theo hai trƣờng hợp, một là khi nồng độ NaOH nhỏ thì chƣa đủ điều kiện để phản ứng thủy phân đƣợc xảy ra hoàn toàn trong khoảng thời gian 15 phút đó, hai là nồng độ đó không thích hợp để chất hấp phụ lên bề mặt điện cực đƣợc tối đa nhất. Khi nồng độ lớn hơn 0,4M giá trị cƣờng độ dòng nhỏ, điều này có thể do nồng độ NaOH cao làm giảm khả năng hấp phụ của chất lên bề mặt điện cực. Chính vì vậy, chọn nồng độ NaOH là 0,2M cho các thí nghiệm tiếp theo.
Ngoài ra, chúng tôi cũng theo dõi khảo sát ảnh hƣởng của thời gian thủy phân ở 900C, kết quả cho thấy thời gian thích hợp để tín hiệu cƣờng độ dòng cao, ổn định là 20 phút.
3.4.2.3. Khảo sát độ bền của sản phẩm phản ứng thủy phân
Tiến trình khảo sát độ bền sản phẩm của phản ứng thủy phân đƣợc trình bày trong phần 2.2.7. Các đƣờng von-ampe hòa tan đƣợc biểu diễn hình P3.11. Kết quả đo cƣờng độ dòng píc đƣợc trình bày trong bảng 3.8.
97
Bảng 3.8: Kết quả khảo sát độ bền của sản phẩm phản ứng thủy phân
ĐKTN: Eacc = -0,3V, tacc =30s, tcb = 5s, Erange = -0,3V ÷ -1,2V, nồng độ cephalexin
10-6M và 5.10-8M, thời gian để mẫu sau khi thủy phân 1; 2,5; 24; 48 giờ
STT Thời gian để mẫu sau khi đã thủy phân (giờ)
Cƣờng độ dòng (nA) 10-6M 5.10-8M 1 1 374 27,3 2 2,5 380 27,9 2 24 398 28,0 3 48 350 26,3
Qua kết quả khảo sát cho thấy, sản phẩm sau khi thủy phân cephalexin bền theo thời gian. Đây là yếu tố thuận lợi trong phân tích. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nhƣ vậy, điều kiện tối ƣu thực hiện phản ứng thủy phân là: nhiệt độ 900C, nồng độ NaOH 0,2M, thời gian thủy phân 20 phút.
3.4.3. Nghiên cứu đặc tính hấp phụ của sản phẩm thủy phân cephalexin bằng DP- AdSV
3.4.3.1. Tính chất hấp phụ của cephalexin
Hình 3.72 cho thấy, đƣờng a với tacc = 0s, cƣờng độ dòng píc là 96,5nA, đƣờng b với tacc = 30s tại Eacc = -0,3V thì cƣờng độ dòng píc là 480nA, tăng 5 lần. Nếu tăng tacc giá trị cƣờng độ dòng cao hơn nhiều. Đây chính là ƣu điểm của phƣơng pháp von-ampe hòa tan hấp phụ, vì độ nhạy tăng lên nhiều. Cƣờng độ dòng phụ thuộc nhiều vào thế tích lũy và thời gian tích lũy. Các yếu tố ảnh hƣởng đó sẽ đƣợc khảo sát trong các phần tiếp theo.
Hình 3.72: Đƣờng CSV của cephalexin;
ĐKTN: cephalexin 10-6M, Eacc = -0,3V,
ν = 12,5mV/s, Erange = -0,3V ÷ -1,2V,
98
3.4.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của thế tích lũy (Eacc)
Thế tích lũy là một thông số quan trọng trong phƣơng pháp von-ampe hòa tan hấp phụ vì tại thế đó chất đƣợc hấp phụ trên bề mặt điện cực là lớn nhất trong cùng một khoảng thời gian. Đƣờng von-ampe đƣợc trình bày trong phần phụ lục hình P3.12. Kết quả đƣợc biểu diễn trên hình 3.73
Hình 3.73: Sự phụ thuộc Ip vào Eacc
ĐKTN: cephalexin 10-6M, Eacc = -0,05V ÷ -0,45V, tacc= 60s, ν = 12,5mV/s, Erange= -0,3 ÷ -1,2V
Qua kết quả khảo sát cho thấy, thế hấp phụ từ -0,25V đến -0,35V thì giá trị cƣờng độ dòng cao và ổn định. Do vậy, chọn thế hấp phụ -0,3V
3.4.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tích lũy tacc
Tiến hành khảo sát thời gian tích lũy đối với các dung dịch nồng độ 10-6M, 10-7M và 10-8M. Các đƣờng SV đƣợc trình bày trên hình P3.13 và hình P3.14 và kết quả đo trình bày bảng P5.19, P5.20, P5.21. Kết quả đo sự phụ thuộc cƣờng độ dòng vào thời gian tích lũy đƣợc biểu diễn trên hình 3.74, hình 3.75 và hình 3.76.
Hình 3.74: Sự phụ thuộc Ip vào tacc (ĐKTN: Cephalexin 10-8M, Eacc= - 0,3V, tcb
99
Hình 3.75: Sự phụ thuộc Ip vào tacc (ĐKTN: Cephalexin 10-7M, Eacc= -0,3V, ν
=12,5mV/s, tcb =5s, tacc = 0s ÷ 480s, Erange = -0,3V ÷ -1,2V)
Hình 3.76: Sự phụ thuộc Ip vào tacc (ĐKTN: Cephalexin 10-6M, Eacc= -0,3V, tcb
=5s, ν =12,5mV/s, tacc = 0s ÷ 480s, Erange = -0,3V ÷ -1,2V)
Qua kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thời gian tích lũy của các dung dịch 10-6M, 10-7M, 10-8M cho thấy, khi tacc tăng thì Ip tăng và sự phụ thuộc giữa Ip và tacc tuyến tính trong những khoảng thời gian đầu. Cụ thể, với dung dịch cephalexin 10-6M thì trong khoảng thời gian từ 0 - 260s thì sự phụ thuộc giữa Ip -tacc là tuyến tính. Tƣơng tự với dung dịch 10-7M, 10-8M thì trong khoảng thời gian tƣơng ứng 0 - 300s và 0 - 330s sự phụ thuộc giữa Ip - tacc là tuyến tính. Sau khoảng thời gian đó, tiếp tục tăng tacc lên thì tín hiệu Ip tăng không đáng kể, có xu hƣớng cân bằng và khi đó giá trị cƣờng độ dòng đo không lặp lại. Do vậy, tùy thuộc vào khoảng nồng độ cephalexin có trong dung dịch đo mà chúng ta chọn thời gian hấp phụ cho thích hợp.
100
3.4.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ quét thế (ν)
Các đƣờng von-ampe hòa tan của cephalexin phụ thuộc vào tốc độ quét thế đƣợc biểu diễn trên hình P3.15. Kết quả đƣợc trình bày trên hình 3.77
Hình 3.77. Sự phụ thuộc Ip vào tốc độ quét thế (ν);
ĐKTN: Cephalexin 5.10-7M, Eacc= -0,3V, ν =5mV/s ÷ 75mV/s,
tcb =5s, Erange = -0,3V ÷ -1,2V; 1) tacc = 0s; 2) tacc=60s
Với thời gian tích lũy khác nhau, ảnh hƣởng của tốc độ quét thế đến giá trị cƣờng độ dòng là khác nhau. Khi tacc = 0s, cƣờng độ dòng píc giảm khi tốc độ quét thế tăng. Điều này có thể đƣợc giải thích, khi tốc độ quét thế tăng lên đồng nghĩa với việc thời gian chất phân tích đƣợc khuếch tán đến bề mặt điện cực giọt thủy ngân đƣợc ít, khi đó điện cực đƣợc điều khiển bởi dòng khuếch tán.
Khi tacc = 60s ta thấy, khi tốc độ quét thế tăng từ 5,0 - 25,0mV/s thì cƣờng độ dòng tăng, tiếp tục tăng tốc độ quét thế thì cƣờng độ dòng giảm. Điều này có thể giải thích, khi có quá trình hấp phụ chất trên bề mặt điện cực, ban đầu quá trình điện cực đƣợc điều khiển bởi dòng hấp phụ, khi tốc độ quét thế tăng thì chất đƣợc hòa tan hết, nên tín hiệu cƣờng độ dòng cao, khi tiếp tục tăng tốc độ quét thế thì trong khoảng thời gian ngắn quá, không hòa tan đƣợc hoàn toàn lƣợng chất hấp phụ trên bề mặt điện cực nên cƣờng độ dòng giảm xuống nhanh theo tốc độ. Vì vậy, khi chất đƣợc hấp phụ trên điện cực giọt thủy ngân treo thì chúng tôi chọn tốc độ quét thế là 12,5mV/s. Với tốc độ quét thế đó tín hiệu cƣờng độ dòng đủ cao và cân đối. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
101
3.4.3.5. Khảo sát ảnh hưởng của etanol
Etanol là một dung môi hòa tan trong nƣớc và hay đƣợc sử dụng trong xử lý mẫu sinh học. Do vậy chúng tôi đã khảo sát ảnh hƣởng của dung môi đến tín hiệu píc hòa tan của cephalexin
Hình 3.78: Sự phụ thuộc Ip vào % etanol (ĐKTN: Cephalexin 10-6M, Eacc= -0,3V,
tacc = 60s, tcb =5s, ν = 12,5mV/s, Erange = -0,3V ÷ -1,2V; % etanol = 0 ÷ 9,0%)
Kết quả khảo sát cho thấy, etanol có ảnh hƣởng đến tín hiệu cƣờng độ dòng píc, cƣờng độ dòng píc giảm khi tăng hàm lƣợng etanol. Do vậy, trong quá trình xử lý mẫu dịch sinh học nếu cần dùng đến etanol để tách thì nên sử dụng lƣợng tối thiểu cần thiết để không ảnh hƣởng nhiều đến tín hiệu dòng và phƣơng pháp để định