Metodo Kjeldahl. Calcoli svolti

Le titolazioni acido-base per l’analisi di composti organici costituiscono ancora oggi un cardine negli ambiti più svariati della chimica analitica tra cui quello farmaceutico, biochimico e ambientale. Probabilmente la titolazione acido-base maggiormente usata  che consente  la determinazione dell’azoto presente in una sostanza chimica è il metodo Kjeldahl in onore del chimico che lo propose nel 1883.

Esso viene utilizzato nell’analisi della caffeina e della saccarina presenti nelle sostanze per uso farmacologico oltre che per l’analisi di proteine, fertilizzanti, fanghi e sedimenti. Il metodo è costituito da tre fasi:

1)      Digestione: la decomposizione dell’azoto a ione ammonio

2)      Distillazione: l’ammoniaca prodotta dalla reazione tra lo ione ammonio e una base forte viene condensata in ammoniaca gassosa e fatta fluire in una soluzione contenente acido forte

3)      Titolazione

Se l’azoto presente nella sostanza ha numero di ossidazione – 3 esso viene portato quantitativamente a NH4+.

Alla specie viene aggiunto acido solforico concentrato a caldo che decompone la sostanza con formazione di solfato di ammonio:

analita + H2SO4(aq) → (NH4)2SO4(aq) + CO2(g) + SO2(g) + H2O(g)

La soluzione ottenuta viene resa alcalina con l’aggiunta di una piccola quantità di NaOH che trasforma lo ione ammonio in ammoniaca:

(NH4)2SO4(aq) + 2NaOH(aq)  → Na2SO4(aq) + 2H2O(l) + 2NH3(g)

L’ammoniaca viene distillata in una beuta contenente una quantità nota di acido forte precedentemente standardizzato.

Metodo Kjeldahl

L’eccesso di acido forte viene poi determinato tramite retrotitolazione.

Alcuni composti aromatici come, ad esempio la piridina, si ossidano con difficoltà pertanto viene aggiunto monossido di mercurio (II) in modo da essere certi che l’ossidazione sia completa.

Se nel composto l’azoto ha un numero di ossidazione diverso da -3, come nei nitrocomposti, si aggiunge un agente riducente quale l’acido salicilico in modo che l’azoto assuma tale numero di ossidazione.

 Esercizio

La quantità di proteine presenti in un campione di formaggio viene determinata con il metodo Kjeldahl. Il campione ha massa 0.9814 g e, dopo averlo opportunamente trattato,  l’ammoniaca ottenuta viene messa in una beuta contenente 50.00 mL di HCl 0.1047 M. L’eccesso di HCl viene retrotitolato con 22.84 mL di NaOH 0.1183 M.  determinare il % massa /massa della proteina sapendo che in tale formaggio vi sono 6.380 g di proteine per ogni grammo di azoto.

 Le moli di HCl sono pari a 0.05000 L ∙ 0.1047 M= 0.005235

Le moli di NaOH che hanno titolato l’eccesso di HCl sono 0.02284 L ∙ 0.1183 M = 0.002702

Le moli di HCl che hanno reagito con l’ammoniaca sono quindi: 0.005235 – 0.002702 = 0.002533

Le moli di azoto presenti sono quindi 0.002533 corrispondenti a 0.002533 mol ∙ 14.0067 g/mol = 0.03548 g

Poiché vi sono 6.380 g di proteine per ogni grammo di azoto la massa di proteine presenti sono pari a 0.03548 ∙ 6.38/1 =  0.2264 g

La percentuale di proteine presenti in tale formaggio è dunque:

% m/m = 0.2264 ∙ 100/ 0.9814 = 23.07

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Author: Chimicamo

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