Метод Кьельдаля

редактировать

Метод Метод Кьельдаля или Расщепление Кьельдаля (датское произношение: ) в аналитической химии - это метод количественного определения азота, содержащегося в органических веществах, а также азота, содержащегося в неорганические соединения аммиак и аммоний (NH 3 / NH 4). Без модификации другие формы неорганического азота, например, нитрат, не включаются в это измерение. Этот метод был разработан Йоханом Кьельдалем в 1883 году.

Содержание

  • 1 Метод
  • 2 Применения
    • 2.1 Общий азот по Кьельдалю
    • 2.2 Коэффициенты пересчета
    • 2.3 Чувствительность
    • 2.4 Ограничения
  • 3 См. Также
  • 4 Ссылки
  • 5 Библиография
  • 6 Внешние ссылки

Метод

Метод заключается в нагревании образца до 360–410 ° C с концентрированным серная кислота (H2SO4), которая разлагает («переваривает» или «разрушает») органический образец путем окисления с высвобождением восстановленного азота в виде сульфата аммония. Горячая концентрированная серная кислота окисляет углерод (как битуминозный уголь) и серу. (См. Серная_ кислота # Реакции_ с_углеродом )

C + 2 H 2SO4→ CO 2 + 2 SO 2 + 2 H 2O
S + 2 H 2SO4→ 3 SO 2 + 2 H 2O

Катализаторы, такие как селен, Hg2SO4 или CuSO 4, часто добавляют, чтобы ускорить пищеварение. Na2SO4 или K2SO4 также добавляется для повышения температуры кипения H 2SO4. Переваривание завершается, когда щелок становится прозрачным с выделением дыма. Построена система дистилляции, изображенная ниже.

Вываривание по Кьельдалю Дистилляция по Кьельдалю

Конец конденсатора находится погружают в известный объем стандартной кислоты (т.е. кислоты известной концентрации). Часто используется слабая кислота, такая как борная кислота (H3BO3) в избытке аммиака. Вместо этого можно использовать стандартизованную HCl, H 2SO4или какую-либо другую сильную кислоту, но это менее распространено. Затем раствор образца перегоняют с небольшим количеством гидроксида натрия (NaOH). NaOH также можно добавлять с помощью капельной воронки . NaOH реагирует с аммонием (NH 4) с аммиаком (NH 3), при этом раствор образца выкипает. Аммиак пузырится через стандартный кислотный раствор и снова реагирует на соли аммония со слабой или сильной кислотой.

Концентрация иона аммония в кислотном растворе и, следовательно, количество азота в образце измеряется титрованием. Если использовалась борная кислота (или какая-либо другая слабая кислота), прямое кислотно-основное титрование проводят с сильной кислотой известной концентрации. Можно использовать HCl или H 2SO4. Непрямое обратное титрование используется вместо этого, если для приготовления стандартного раствора кислоты использовались сильные кислоты: сильное основание известной концентрации (например, NaOH) используется для нейтрализации раствора. В этом случае количество аммиака рассчитывается как разница между количеством HCl и NaOH. В случае прямого титрования нет необходимости знать точное количество слабой кислоты (например, борной кислоты), потому что она не мешает титрованию (в ней должен быть избыток аммиака, чтобы эффективно улавливать его). Таким образом, для прямого титрования требуется один стандартный раствор (например, HCl), а для обратного титрования - два (например, HCl и NaOH). Одним из подходящих индикаторов для этих реакций титрования является индикатор Таширо.

На практике этот анализ в значительной степени автоматизирован; конкретные катализаторы ускоряют разложение. Первоначально в качестве катализатора был выбран оксид ртути. Однако, хотя он был очень эффективным, из-за проблем со здоровьем его заменили сульфатом меди. Сульфат меди был не так эффективен, как оксид ртути, и давал более низкие результаты по белку. Вскоре он был дополнен диоксидом титана, который в настоящее время является одобренным катализатором во всех методах анализа белков в Официальных методах и Рекомендуемой практике AOAC International.

Применения

Метод Кьельдаля Универсальность, точность и воспроизводимость сделали его всемирно признанным методом оценки содержания белка в пищевых продуктах, и это стандартный метод, по которому оцениваются все другие методы. Он также используется для анализа почвы, сточных вод, удобрений и других материалов. Однако он не дает возможности измерить истинное содержание белка, поскольку измеряет небелковый азот в дополнение к азоту в белках. Об этом свидетельствуют инцидент с кормом для домашних животных в 2007 г. и скандал с порошковым молоком в Китае в 2008 г., когда меламин, химикат, богатый азотом, был добавлен в сырье для поддельные с высоким содержанием белка. Кроме того, для разных белков необходимы разные поправочные коэффициенты, чтобы учесть разные аминокислотные последовательности. Дополнительные недостатки, такие как необходимость использования концентрированной серной кислоты при высокой температуре и относительно длительное время тестирования (час или более), не имеют преимущества по сравнению с методом Дюма для измерения содержания сырого протеина.

Общий азот по Кьельдалю

Общий азот по Кьельдалю или TKN представляет собой сумму азота, связанного в органических веществах, азота в аммиаке (NH 3 -N) и в аммонии (NH 4 -N) при химическом анализе почвы, воды или сточных вод (например, сточных вод очистных сооружений).

Сегодня TKN является обязательным параметром для нормативной отчетности на многих очистных сооружениях, а также как средство мониторинга их работы.

Коэффициенты пересчета

TKN часто используется в качестве заменителя белка в образцах пищевых продуктов. Превращение TKN в белок зависит от типа белка, присутствующего в образце, и от того, какая часть белка состоит из азотистых аминокислот, например, аргинин и гистидин <81.>. Однако диапазон коэффициентов пересчета относительно узок. Примерные коэффициенты преобразования, известные как коэффициенты N, для пищевых продуктов варьируются от 6,38 для молочных продуктов и 6,25 для мяса, яиц, кукурузы (кукурузы) и сорго до 5,83 для большинства зерновых; 5,95 для риса, 5,70 для пшеничной муки и 5,46 для арахиса. На практике 6.25 используется почти для всех пищевых продуктов и кормов независимо от их применимости. Фактор 6,25 специально требуется в соответствии с правилами маркировки пищевых продуктов США в отсутствие других опубликованных факторов.

Конкретные (Джонса) факторы для преобразования содержания азота в содержание белка (избранные продукты)
Животное происхождениеФакторСемена травы ФакторФасоль и арахисФактор
Яйца 6,25Ячмень 5,83Клещевина 5,3
Мясо 6,25Кукуруза (кукуруза )6,25фасоль 6,25
молоко 6,38просо 5,83фасоль лима 6,25
овес5,83Темно-синие бобы 6,25
Рис 5,95Бобы мунг 6,25
Рожь 5,83Соя 5,71
Сорго 6,25Бархатная фасоль 6,25
Пшеница : Целое ядро ​​5,83Арахис 5,46
Пшеница : Отруби6,31
Пшеница : эндосперм5,7

Чувствительность

Метод Кьельдаля плохо чувствителен в исходной версии. Для количественного определения NH <143 использовались другие методы обнаружения.>4 после минерализации и дистилляции, повышение чувствительности: встроенный генератор гидрида, соединенный с плазмой при атомно-эмиссионный спектрометр (ICP-AES-HG, 10–25 мг / л), потенциометрическое титрование (>0,1 мг азота), зонный капиллярный электрофорез (1,5 мкг / мл азота) и ионная хроматография (0,5 мкг / мл).

Ограничения

Метод Кьельдаля неприменим для соединений, содержащих азот в нитро и азогруппах и азот присутствует в кольцах (например, пиридин, хинолин, изохинолин ), поскольку азот этих соединений не превращается в сульфат аммония в условиях этого метода.

См. Также

Ссылки

Библиография

  • Очистка сточных вод: обработка и повторное использование, Metcalf Eddy, Высшее образование Макгроу-Хилла; 4-е издание, 1 мая 2002 г., ISBN 978-0071241403

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-25 10:59:36
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте