Определение содержания азота в органических веществах по Кьельдалю
Метод основан на окислении органических соединений, содержащих азот, концентрированной серной кислотой при нагревании в присутствии катализатора. При этом азот органического соединения переходит в сульфат аммония.
При действии концентрированного раствора щелочи на сульфат аммония выделяется аммиак, который поглощают определенным количеством титрованного раствора кислоты, а затем избыток кислоты титруют раствором щелочи. По количеству серной кислоты, вступившей в реакцию с аммиаком, определяют содержание азота в анализируемом веществе. По видоизмененной методике аммиак поглощают борной кислотой, а затем титруют соляной.
Метод достаточно прост и позволяет производить несколько параллельных определений, однако он не применим для определения азота в некоторых органических соединениях, содержащих азот в ядре (например, пиридин). В некоторых случаях при анализе методом Кьельдаля необходимо производить дополнительную обработку анализируемых веществ.
Так, например, при окислении в серной кислоте нитросоединений (R-NO2), нитрозосоединений (R-NO), азосоединений (R-N = N-R), азоксисоединений, гидразосоединений (R-NH-NH-R) и некоторых других, кроме аммиака, образуются свободный азот и окислы азота, что приводит к неправильным результатам. Поэтому при анализе таких соединений их предварительно восстанавливают до аминов (-NH2), так как азот аминогруппы при анализе по методу Кьельдаля количественно превращается в аммиак. ГФХ рекомендует следующую методику выполнения анализа.
Навеску испытуемого вещества, эквивалентную 0,014-0,034 г азота, взятую с точностью до 0,0002 г, помещают в круглодонную колбу Кьельдаля емкостью 200 мл, прибавляют 1 г растертой смеси, состоящей из сульфата калия и сульфата меди, взятых в отношении 10: 1, и 7 мл концентрированной серной кислоты. Колбу неплотно закрывают полой стеклянной пробкой грушевидной формы, помещают на асбестовую сетку и нагревают сначала на маленьком пламени, а затем более интенсивно, пока жидкость не начнет кипеть. Кипячение продолжают до тех пор, пока содержимое колбы не станет прозрачным, светло-зеленого цвета. После этого кипятят еще 30 мин. Затем колбу охлаждают и осторожно вливают в нее 20 мл воды, снова охлаждают и присоединяют к установке для отгонки аммиака (рис. 16).
Рис. 16. Схема установки для определения содержания азота методом Кьельдаля.
1 - парообразователь; 2 - колба Кьельдаля; 3 - брызгоуловитель; 4 - холодильник; 5 - приемник; 6 - капельная воронка.
Установка для отгонки аммиака состоит из парообразователя 1, брызгоуловителя (ловушки) 3 с соответственно изогнутыми трубками, капельной воронки 6, холодильника 4 длиной 10-12 см и конической колбы-приемника 5. Колбу Кьельдаля закрывают пробкой, имеющей два отверстия. В одно из них вставляют трубку, которая соединена с капельной воронкой и парообразователем, в другое - ловушку. Ловушку при помощи изогнутых трубок соединяют с холодильником, конец которого погружен в коническую колбу (приемник), содержащую 15 мл раствора борной кислоты. В капельную воронку наливают 45 мл 30% раствора едкого натра. Когда прибор собран и в холодильник пущена вода, начинают нагревать воду в парообразователе. Для равномерного кипения в парообразователь бросают несколько капилляров, запаянных с одной стороны. После того как вода в парообразователе закипит, в колбу через воронку осторожно прибавляют 40 мл едкого натра. Затем кран капельной воронки закрывают и продолжают перегонку до получения 100 мл отгона. Реакционную колбу при этом обогревают так, чтобы объем жидкости в ней оставался постоянным. Затем опускают приемник, трубку холодильника выводят из жидкости, промывают кончик трубки сверху водой и продолжают отгонку еще 1-2 мин. Промывные воды собирают в тот же приемник. Отгон титруют 0,1 н. раствором соляной кислоты. Параллельно проводят контрольный опыт. Разность между количествами миллилитров 0,1 н. раствора соляной кислоты в основном и контрольном опытах, умноженная на 0,0014, соответствует числу граммов азота во взятой навеске.
Содержание азота можно определять также по методу Дюма, сжигая вещество в токе чистого С02 с окисью меди. Весь азот вещества при этом выделяется в виде элементарного азота (N2), который определяют по объему.