Các kỹ thuật ghi đo tín hiệu hòa tan của nifedipin

Sau giai đoạn tích lũy chất trên bề mặt điện cực, chất đƣợc hòa tan và ghi tín hiệu hòa tan bằng một số kỹ thuật nhƣ dòng một chiều (DC), sóng vuông (SqW), xung vi phân (DP), xung thƣờng (NP). Các đƣờng hòa tan biểu diễn trên hình 3.5.

Hình 3.5. Đƣờng von-ampe hòa tan của nifedipin với các kỹ thuật ghi khác nhau 1) DC; 2) DPP; 3) SqW; 4) NP

ĐKTN: nifedipin 10-6M, tacc = 30s, Eacc= -0,2V, tcb = 5s, ν = 12,5mV/s,

Erange = -0,2V ÷ -1,0V

Qua khảo sát các kỹ thuật ghi đo tín hiệu hòa tan cho thấy, trong cùng các điều kiện giống nhau thì giá trị cƣờng độ dòng của kỹ thuật xung thƣờng cao nhất, cao gấp 4 lần so với DP và khoảng 10 lần so với kỹ thuật DC. Tuy nhiên, mỗi kỹ thuật đều có những ƣu điểm riêng và nổi trội của phƣơng pháp, ví dụ nhƣ phƣơng pháp NP có độ nhạy cao, đặc biệt đối với những chất có khả năng hấp phụ mạnh trên bề mặt điện cực, có nhiều hứa hẹn với các hợp chất hữu cơ nhƣng độ chọn lọc

42

của phƣơng pháp kém hơn vì chân píc doãng ra. Đối với kỹ thuật SqW thì có nhiều ƣu điểm hơn nhƣ độ nhạy và độ chọn lọc tốt, quét đƣợc tốc độ nhanh và thích hợp với các chất thuận nghịch. Kỹ thuật DP có lẽ là phƣơng pháp có độ nhạy và độ chọn lọc tốt nhất, do tín hiệu đƣợc ghi hai lần trƣớc và sau khi ngắt xung nên triệt tiêu đƣợc hầu nhƣ hoàn toàn dòng tụ điện nên đƣờng nền thấp và píc cân đối. Trong khuôn khổ của luận án, tác giả sử dụng hai kỹ thuật NP và kỹ thuật DP để khảo sát các đặc tính hấp phụ của nifedipin và áp dụng phƣơng pháp phân tích chúng. Trong đó, qua tham khảo tài liệu, tác giả chƣa thấy có công trình nào công bố sử dụng phƣơng pháp NP-AdSV để nghiên cứu tính chất điện hóa của nifedipin cũng nhƣ xác định chúng. Đây chính là một trong những điểm mới của luận án góp phần phát triển và mở rộng phƣơng pháp nghiên cứu.

3.1.3. Nghiên cứu các đặc tính hấp phụ của nifedipin bằng phƣơng pháp DP-AdSV

Theo kết quả nghiên cứu trong phƣơng pháp von-ampe vòng thì nifedipin có khả năng hấp phụ trên điện cực giọt thủy ngân treo và tham gia phản ứng khử cực trên đó. Vậy các yếu tố nào ảnh hƣởng đến quá trình hấp phụ đó và ảnh hƣởng nhƣ thế nào?. Trong phƣơng pháp von-ampe hòa tan xung vi phân, chúng tôi đã tiến hành khảo sát ảnh hƣởng của các yếu tố đến cƣờng độ dòng hấp phụ nhƣ thế tích lũy (thế hấp phụ), pH, thời gian tích lũy (thời gian hấp phụ), dung môi, nhiệt độ, tốc độ khuấy, nồng độ…

3.1.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của thế tích lũy (Eacc)

Thế tích lũy là yếu tố quan trọng quyết định khả năng hấp phụ của chất trên bề mặt điện cực và tham gia phản ứng khử cực trên đó. Do vậy, thế tích lũy đƣợc khảo sát trƣớc tiên, sau đó sẽ khảo sát các yếu tố khác ảnh hƣởng đến thế tích lũy sao cho cƣờng độ dòng hấp phụ là lớn nhất.

43

Hình 3.6: Sự phụ thuộc Ip vào Eacc

ĐKTN ghi đường SV: Nồng độ nifedipin 10-6M, pH = 4,0, tacc = 30s, tcb= 5s,

Eacc = 0V ÷ - 0,25V, ν = 12,5mV/s, Erange = 0V ÷ -1,0V.

Qua kết quả khảo sát thế tích lũy đƣợc biểu diễn trên hình 3.6 cho thấy, khi thế tích lũy thay đổi từ 0V đến - 0,2V thì cƣờng độ dòng píc tăng, cƣờng độ dòng gần nhƣ ổn định trong khoảng thế từ - 0,15V đến - 0,2V. Khi Eacc = - 0,25V thì giá trị cƣờng độ dòng bắt đầu giảm dần do thế tích lũy gần sát với giá trị thế đỉnh píc khử. Chính vì vậy, chọn thế tích lũy Eacc = -0,2V để tiếp tục nghiên cứu.

3.1.3.2. Khảo sát ảnh hưởng pH

pH là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hƣởng tới tín hiệu cƣờng độ dòng và thế đỉnh píc. pH ảnh hƣởng nhiều đến quá trình phản ứng xảy ra trên bề mặt điện cực cũng nhƣ quá trình hấp phụ trên đó. Các đƣờng vôn-ampe hòa tan phụ thuộc vào pH đƣợc biểu diễn trên hình 3.7, kết quả đo đƣợc trình bày bảng phụ lục P5.2.

44 -200m -400m -600m -800m U (V) -80.0n -60.0n -40.0n -20.0n 0 I (A )

Hình 3.7: Đƣờng von-ampe hòa tan xung vi phân phụ thuộc vào pH

ĐKTN: Nifedipin 10-6M, tacc = 30s, Eacc = -0,2V, tcb = 5s, Erange = 0 ÷ -1,0V,

ΔE = 50mV, ν = 12,5mV/s, thay đổi pH từ 2,0 ÷ 11,0.

Hình 3.8. Sự phụ thuộc Ip vào pH (ĐKTN như hình 3.7)

45

Hình 3.9: Sự phụ thuộc Ep vào pH (ĐKTN như hình 3.7)

Qua kết quả khảo sát ảnh hƣởng của pH cho thấy:

- Trong môi trƣờng nƣớc, khi pH thay đổi từ 2,0 đến 11,0 thì đƣờng von- ampe hòa tan catot chỉ xuất hiện 1 píc khử duy nhất. Theo tài liệu [37] đó là píc khử của nhóm nitro, nhận 4e tạo thành dẫn xuất hydroxylamin theo phƣơng trình sau:

ArNO2 + 4e + 4H+ = ArNHOH + H2O.

- Khi pH tăng thì Ep dịch chuyển về phía âm hơn, sự phụ thuộc giữa Ep và pH là tuyến tính theo phƣơng trình Ep = 0,05 x pH + 0,21 (hình 3.9), hệ số tƣơng quan R = 0,995. Kết quả đo giá trị Ip cho thấy, pH = 4,0 thì cƣờng độ dòng Ip cao nhất, nếu tăng pH > 4,0 thì cƣờng độ dòng giảm mạnh. Nhƣ vậy, tại pH = 4,0 thì quá trình hấp phụ và khử trên bề mặt điện cực HMDE là lớn nhất. Do vậy, chọn pH = 4,0 cho các nghiên cứu tiếp theo.

3.1.3.3. Khảo sát các hệ đệm khác nhau

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)