FUNDAMENTO
Con el método kjeldhal los compuestos nitrogenados se descomponen con H2SO4
concentrado, caliente; transformándose el nitrógeno de la mayoría de los grupos funcionales orgánicos en amonio. Después de la descomposición la solución se enfría, se diluye y alcaliza con NaOH concentrado. El N-NH+4 se destila y se absorbe
en una disolución de concentración conocida de ácido bórico. Los grupos amido y amino se convierten en ion amonio y los grupos nitro, azo y azoxi se convierten en óxidos de nitrógeno.
154 H2SO4 0.02 N. En un matraz aforado de 200 ml agregar 50 ml de agua destilada y
1.1 ml de H2SO4 concentrado 8gota a gota por las paredes del vidrio) y aforar. De
esta solución medir 100 ml con matraz aforado y depositarlo en un aforado de 1000 ml, después enjuagar el matraz de 100 ml tres veces con agua destilada y verterla al aforado de 1000 ml, aforar a 1000 ml.
Valoración del H2SO4 0.02 N. Pesar 3 muestras de carbonato de sodio anhidro
(previamente secado a 95 °C-105 °C una hora) de aproximadamente 0.0314 g en balanza analítica, depositar cada muestra en un matraz Erlenmeyer de 250 ml. Agregar 20 ml de agua tridestilada y disolver. Titular cada muestra con el ácido a valorar hasta obtener un pH de 7 (depositar el ácido en la bureta) utilizando un potenciómetro para medir el pH. Hacer un promedio de las tres muestras tituladas.
𝐶á𝑙𝑐𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑟𝑒𝑎𝑙 = 𝑔𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑎𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑑𝑖𝑜
𝑚𝑙 𝑑𝑒 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑔𝑎𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜∗0.053 Ec. 6.17
PROCEDIMIENTO
Acondicionamiento del DESTILADOR BÜCHI-K-314. Los depósitos de almacenamiento de reactivo (agua destilada o desionizada y NaOH 6 N) deben estar llenos hasta la marca, los casquillos porta tubo en la tapa grande del depósito de almacenamiento y los tubos flexibles sin doblar. La llave del agua principal debe estar abierta y el agua fluir aproximadamente a 5 ml/min (el destilador debe salir frio por el refrigerante). Conectar el aparato y encender el interruptor, esperar a que esté listo (15 min). Colectar el tubo BÜCHI y el matraz Erlenmeyer receptor de destilación, ambos vacíos. Cerrar la puerta de protección. Colocar el grifo de vapor en ON (2 minutos). El aparato está listo para destilar.
155 NITRÓGENO AMONIACAL. Precalentar el destilador. Limpiar el equipo antes de usarlo destilando una mezcla (1:1) de aguas destilada –solución de tiosulfato de sodio-NaOH (aproximadamente 50 ml), hasta que el destilador esté libre de amonio. Repetir esta operación cada vez que el equipo se vaya a utilizar. Destilar 50 ml de agua destilada para enjuagar. Tomar una muestra de 10 ml (siempre correr un blanco de agua destilada como testigo y darle el mismo tratamiento que la muestra problema), agregar 60 ml de agua destilada. Agregar 5 ml de solución buffer de boratos y 1 gota de NaOH 6 N (se debe ajustar con la sosa a pH igual a 9.5). Poner a destilar y recibir el destilado en 10 ml de solución de ácido bórico al 2% con 6 gotas de mezcla indicadora. Terminar la destilación cuando el destilado, la solución de ácido bórico y la mezcla indicadora completen un total de 50 ml. La presencia del nitrógeno se hace evidente con un cambio a color rosa turbio, café cristalino o verde esmeralda. Cuando finaliza la destilación (con 50 ml de destilado en el Erlenmeyer) se debe colocar el grifo en OFF. Sacar el matraz Erlenmeyer receptor y colocar uno vacío. Para purgar el tubo BÜCHI, retirarlo sujetándolo con las pinzas de manera que el tubo flexible de disgregación quede por arriba de la superficie líquida de la muestra, colocar el grifo en ON por un lapso de 4 segundos y regresar a la posición OFF. Destilar 50 ml de agua destilada para enjuagar. Preparar, colocar y destilar la siguiente muestra. Purgar y enjuagar con agua destilada. Repetir con cada muestra. Al terminar el tren de muestras limpiar el destilador, destilando 100 ml de agua destilada durante 2 minutos. Para el destilador, cerrar el agua de enfriamiento y enjuagar todas las partes que entran en contacto con la solución 6 N de NaOH. Titular el volumen final en el matraz Erlenmeyer receptor usando solución 0.02 N de H2SO4 para determinar la cantidad de mg/L de N-NH4+.
La titulación termina cuando se observa un vire a color rosa brillante. Anotar el gasto de H2SO4.
NITRÓGENO TOTAL KJELDAHL. Colocar dentro del recipiente del lavado de gases la solución lavadora 10% hasta la marca grabada, reconectar el aparato y encenderlo. Nota; La solución básica tiene un color azul, la solución neutralizada o ácida un color amarillo naranja. Cuando el indicador (azul de bromotimol y etanol)
156 caduca, la solución tiene un color violeta. Tomar 10 ml de muestra (con un blanco). Añadir 10 ml de la solución digestora y 20 ml de agua destilada. Someter a digestión a una temperatura de 370 °C por un tiempo aproximado de dos horas o 30 minutos después de la aparición de vapor blanco dentro de los tubos o cuando el líquido esté más claro. Se debe haber consumido aproximadamente toda la solución digestora. Al transcurrir 2 horas apagar el digestor. Colocar el tren en el módulo de seguridad sin desconectar del lavador de gases. Dejar enfriar los tubos con muestra digerida (aproximadamente 20-30 min). No desconectar el tren del lavador de gases ni apagar éste mientras las muestras se enfrían. Adicionar 20 ml de agua destilada (verificar que no tenga residuos de color negro) y 30 ml de la solución de tiosulfato de sodio-hidróxido de sodio. Llevar a destilación. Calcular la cantidad de nitrógeno amoniacal, nitrógeno total y nitrógeno orgánico con las siguientes fórmulas:
𝑚𝑔 𝐿 𝑑𝑒 𝑁 − 𝑁𝐻4 = 𝑚𝑙 𝑑𝑒 𝐻2𝑆𝑂4 𝑔𝑎𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜𝑠 𝑒𝑛 𝑡𝑖𝑡𝑢𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛−𝑚𝑙 𝑑𝑒 𝐻2𝑆𝑂4 𝑔𝑎𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑏𝑙𝑎𝑛𝑐𝑜∗280 𝑚𝑙 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑡𝑜𝑚𝑎𝑑𝑎 Ec. 6. 18 𝑚𝑔 𝐿 𝑑𝑒 𝑁𝑇𝐾 = 𝑚𝑙 𝑑𝑒 𝐻2𝑆𝑂4 𝑔𝑎𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜𝑠 𝑒𝑛 𝑡𝑖𝑡𝑢𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 − 𝑚𝑙 𝑑𝑒 𝐻2𝑆𝑂4 𝑔𝑎𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑏𝑙𝑎𝑛𝑐𝑜 ∗ 280 𝑚𝑙 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑡𝑜𝑚𝑎𝑑𝑎 Ec. 6.19 𝑚𝑔 𝑙 𝑑𝑒 𝑁 − 𝑜𝑟𝑔. = 𝑚𝑔 𝐿 𝑁𝑇𝐾 − 𝑚𝑔 𝐿 𝑁𝑁𝐻4 Ec. 6.20
En la determinación del nitrógeno en las muestras, se utilizó un equipo un destilador marca BÜCHI-K-314 (Figura 6.12) y en la digestión un digestor BÜCHI B-414. Para la titulación de las muestras se empleó un dispensador Marca Brand Modelo Dispensette III Analógico.
157 Fig. 6.12 Destilador marca BÜCHI-K-314. Equipo empleado en la destilación durante la
determinación de nitrógeno amoniacal y nitrógeno total kjendahl.