Determinación de Nitrógeno por el Método Kjeldahl

"El método Kjeldahl se utiliza para la determinación del contenido de nitrógeno en muestras orgánicas e inorgánicas. "

El método Kjeldahl consta de tres etapas:

01Digestión. El objetivo del procedimiento de digestión es romper todos los enlaces de nitrógeno de la muestra y convertir todo el nitrógeno unido orgánicamente en iones amonio (NH₄⁺).

El carbono orgánico y el hidrógeno forman dióxido de carbono y agua. En este proceso la materia orgánica se carboniza dando lugar a la formación de una espuma negra. Durante la digestión, la espuma se descompone y finalmente se convierte en un líquido claro que indica que la reacción química ha terminado. Para ello, la muestra se mezcla con ácido sulfúrico a temperaturas entre 350^o y 380^oC. Cuánto más alta sea la temperatura, más rápido será el proceso de digestión. La digestión también se puede acelerar con la adición de sales y catalizadores. Se añade sulfato de potasio para aumentar el punto de ebullición del ácido sulfúrico y se añaden catalizadores para aumentar la velocidad y la eficiencia del procedimiento de digestión. También se pueden añadir agentes oxidantes para mejorar aún más la velocidad

Muestra → Catalizador

Proteína (-N) + H₂ SO₄ → (NH₄)₂ SO₄ + CO₂ + H₂O

Una vez la digestión ha finalizado, se deja enfriar la muestra a temperatura ambiente, se diluye con agua y se trasvasa a la unidad de destilación.

02Destilación. Durante el proceso de destilación los iones amonio (NH₄⁺) se convierten en amoniaco (NH₃) mediante la adición de un álcali (NaOH). El amoniaco (NH₃) es arrastrado al vaso receptor por medio de una corriente de vapor de agua.

(NH₄)₂SO₄ + 2NaOH ↔ 2NH₃ (gas) + Na₂ SO₄ + 2H₂O

El vaso receptor para el destilado se llena con una solución absorbente para capturar el gas amoniaco disuelto

• La solución absorbente más común es el ácido bórico [B(OH)₃] en solución acuosa al 2-4%. El amoniaco es capturado cuantitativamente por la solución de ácido bórico formando iones amonio solvatados.

B(OH)₃ + NH₃ + H₂ O ↔ NH₄⁺ + B(OH)₄^-

También pueden utilizarse otros ácidos, dosificados con precisión, como el ácido sulfúrico o clorhídrico para capturar el amoniaco en forma de iones amonio solvatados.

H₂ SO₄ (total) + 2NH₃ → SO₄^2- + 2 NH₄⁺

03Valoración. La concentración de los iones amonio capturados puede determinarse por medio de dos tipos de valoración:

• Cuando se utiliza el ácido bórico como solución absorbente, posteriormente se lleva a cabo una valoración ácido-base utilizando una solución estandarizada de ácido sulfúrico o clorhídrico y una mezcla de indicadores. El rango de concentración de la solución utilizada varía entre 0,01N a 0,5N dependiendo de la cantidad de iones amonio presentes. El punto final de la valoración también se puede determinar potenciométricamente con un electrodo de pH. Esta valoración se llama valoración directa.

B(OH)₄^- + HX ↔ X^- + B(OH)₃ + H₂ O

HX= ácido fuerte (X= Cl^-, etc.)

• Cuando se utiliza una solución valorada de ácido sulfúrico como solución absorbente, el ácido sulfúrico residual (es decir, el exceso que no reacciona con NH 3 ) se valora con una solución estandarizada de hidróxido sódico y la cantidad de amoniaco se calcula por diferencia. Esta valoración se llama valoración indirecta o por retroceso.

H₂ SO₄ (residual) + 2NaOH → SO₄^2- + 2Na⁺ + 2H₂ O