КЬЕЛЬДАЛЯ СПОСОБ
Спасибо нашим инвесторам из казино онлайн
КЬЕЛЬДАЛЯ СПОСОБ
(Kjeldahl) количественного определения азота в органических веществах. Принцип метода: 1. Весь азот органического вещества при помощи нагревания с крепкой серной к-той и катализатором переводится в сернокислый аммоний, причем само органическое вещество разрушается совершенно (т. н. окисление, сжигание вещества); при этом углерод переходит в С02, водород— в воду, азот же восстанавливается в аммиак. 2. Из полученного раствора после под-щелачивания отгоняется аммиак, к-рый поглощается отмеренным, заведомо избыточным объемом титрованной к-ты (перегонка аммиака). 3. Оставшаяся не связанной с аммиаком к-та оттитровывается обратно щелочью, путем вычитания узнается количество связанной с аммиаком титрованной к-ты, следовательно количество аммиака или азота (титрование).—О б л а с т ь применения. К. с. непосредственно может быть применен лишь к веществам, содержащим азот в связи с Н или С. Что же касается нитратов, нитритов, нитро-,нитрозо-,азо-, циано – и некоторых других соединений, то при нагревании с серной к-той они не переходят количественно в аммиак. Поэтому при сжигании к ним должно быть применено восстановление в ф°Рме действия фенол-серной к-ты, цинковой пыли или хлористого олова. Метод Кьельдаля применим для определения как больших, так и очень малых количеств N. Соответственно различают макро-, микро – и полумикрометоды. Первый из них применяется, если навеска вещества содержит более 14
мг
N. Если же количество N находится между 1,4—14
мг,
то следует перейти к полумикрометоду. Наконец в случаях, когда количество азота меньше 1,4
мг,
надо применить один из микрометодов, причем и здесь еще будет разница в методике в зависимости от количества N: при сравнительно больших количествах можно будет употреблять ацидометрическое титрование и п/100 растворы; при количествах, приближающихся к 0,14
мг,
преимущество представляет иодометрия и п/200 растворы. Макрокьельдаль. Сжигание вещества. Навеску вещества в 1—2
г
или соответствующий объем жидкости (для мочи 5
см3)
помещают в Кьельдалевскую колбу вместимостью в 100—200
см3,
грушеобразн. или круглой формы, с длинной узкой шейкой (делается из особо прочного, стекла). Затем сюда же всыпают 0,5 г CuS04 и 3 г K2S04 в порошке и приливают 15
см’А
крепкой серной кислоты. В случае трудно сгорающих веществ берут (по предложению Аргутиыского) 25
ем3
смеси серной к-ты с фосфорным ангидридом (200
г
фосфорного ангидрида
в 1 л
крепкой или дымящейся Н2804) и 0,1
см3
металлической ртути. После этого колбу нагревают на огне в наклонном положении. Предложен ряд специальных подставок для удобного нагревания нескольких колб Кьельдаля одновременно (рис. 1). Содержимое колб кипятят, пока оно, сильно потемневши вначале, не просветлеет (может остаться слабозеленоватая окраска без малейшего желтого оттенка, которая после охлаждения пропадает). Этот процесс занимает различное время в зависимости от вещества: для мочи он кончается в 25—-35 мин., для кала тянется несколько часов. Операцию следует производить под тягой. По окончании сжигания колбу охлаждают, и если работу приходится прервать, то колбу с кислой жидкостью во избежание поглощения аммиака из воздуха ставят под колокол, края к-рого погружены в разведенную серную кислоту. Перегонка аммиака производится или с помощью обычной установки для перегонки (рис. 2) или с помощью специаль –
iP3
Рисунок 1.
Рисунок 2.
ных аппаратов, где соединено несколько таких установок (рис. 3). Перегонная колба имеет объем в 600—800
см3.
Она закрывается пробкой с предохранительной трубкой для улавливания щелочных брызг (рис. 4). Предварительным опытом с 5
см3
крепкой серной к-ты определяют, сколько 33%-ного едкого натра требуется для нейтрализации взятого для сжигания количества крепкой серной к-ты. Обычно для этого идет около 90
см3
раствора щелочи. Для подщелачива-ния перегоняемой жидкости берут нек-рый избыток (5—10
см3)
щелочи. Содержимое колбы Кьельдаля осторожно разводят водой, переводят количественно в колбу для перегонки (общий объем жидкости—около 300
см3).
Перегонку можно производить и прямо из колбы Кьельдаля, где производилось сжигание; в таком случае колба должна быть достаточно велика, а именно— объемом около 500
см3.
При подщелачивании жидкости, предназначенной для перегонки, приливают не все нужное количество щелочи сразу, а только лишь % его> во избежание потери части аммиака из сильно разогревшейся жидкости; дают остыть. Тем временем в приемник с помощью пипетки отмеривают 50
см3
п/10 титрованной кислоты.
==£ЗУ
Рисунок 3. В к-ту погружают конец насадки, которой кончается холодильник. Когда жидкость в перегонной колбе остынет, в нее всыпают полную чайную ложку талька в порошке, что необходимо для равномерного кипения щелочной жидкости, вливают сразу оставшееся количество щелочи и тотчас же присоединяют колбу к заранее тщательно собранному перегонному аппарату. Жидкость в колбе взбалтывают, причем она меняет цвет, и в ней выделяется голубой осадок гидрата окиси меди Си(ОН)2, появление которого указывает на то, что прибавлено достаточное количество щелочи. Если при сжигании употреблялась ртуть, то кроме щелочи и талька в перегонную колбу следует добавить еще сернистой щелочи, K2S или Na2S, причем ртуть выпадает в виде сернистой ртути. Это необходимо для разрушения прочных соединений аммиака со ртутью. Удобнее всего с последней порцией щелочи влить 25
см3
5%-ного раствора K2S, отчего жидкость в колбе принимает черный цвет.—Теперь начинают осторожно нагревать жидкость и доводят до сильного кипения; жидкость должна кипеть ровно, без сильных толчков. При правильной перегонке к-ту должно засасывать лишь в добавочную трубку холодильника. Обыкновенно весь аммиак удается отогнать в продолжение 40—45 минут.
Рис.
Перед окончанием перегонки необходимо, чтобы дестилят обмыл внутренность трубки холодильника, в к-рую была засосана жидкость из приемника; для этого из-под приемника вынимают подкладки, на к-рых он стоял, так, чтобы конец холодильника оказался над к-той. Минут через 5, когда промоется холодильник, пробуют дестилят на полноту отгонки аммиака. Для этого на мгновение разобщают трубку холодильника и наконечника, смачивают красную лакмусовую бумажку каплей жидкости, стекающей по холодильнику; в случае хотя бы слабого посинения бумажки перегонку продолжают еще 15—20 минут. Титрование. Прибавив к полученной жидкости несколько капель индикатора (спиртового раствора метилрота 1:1.000 или настойки из 3
г
кошенили в 250
см3
25%-ного спирта), производят титрование п/10 раствором едкого натра. Слепой опыт необходимо поставить для определения количества аммиака, содержащегося в реактивах. Обычно содержащийся в реактивах аммиак связывает лишь 0,1—0,5
ем3
п/10 кислоты. Вычисление. Предположим, на титрование в слепом опыте пошло 49,5 ом3 п/10 раствора NaOH, а при анализе—25,0
см3
того же раствора NaOH. Выделившийся аммиак связал следовательно количество к-ты, соответствующее (49,5-25,0)
см*
п/10 раствора NaOH. Т. к. 1 амзп/ю раствора NaOH соответствует 0,001401
г
азота, то во взятом для анализа количестве вещества содержалось (49,5-25,0) 0,001401
г
N. Полученный результат перечисляют на проценты. М и к р о к ь е л ь д а л ь по особенностям перегонки можно разделить на след. модификации. 1) Аммиак гонится с водой по типу макрокьельдаля из колбочки для сжигания. В этом случае особую опасность представляют толчки при кипении. 2) Аммиак гонится со струей пара, проходящего в Кьель-далевскую колбу из особого парообразователя (метод Бангаидр.). Для работы по этим методам требуется навык, иначе легко происходят неудачи от засасывания и перебрасывания содержимого колбы К. и приемника. 3) Аммиак отгоняется с помощью проса-сывания струи воздуха. Эти методы требуют довольно много времени для выполнения. 4) • Аммиак отгоняется при кипячении содержимого перегонной колбы и при просасы-вании в то же время струи воздуха (метод Pincussen’a); этот метод очень похож на нижеописываемый, в нем лишь сложнее соединение приемника с аппаратом. 5) Аммиак гонится с помощью пара в эвакуированной системе. Этот метод (Парнаса) предназначен для определения очень малых количеств аммиака, но в виду сложности аппаратуры едва ли удобен для широкого применения. Аммиак отгоняется при кипячении содержимого перегонной колбы и при пропускании струи воздуха, причем это достигается нагнетанием его. Этот метод представляет нек-рые преимущества и заключается в следующем. Сжигание субстрата производится в колбах К. емкостью в 100
см3
(иногда в колбах в 50
см3).
К субстрату прибавляется 1
см3
крепкой H2S04 и несколько капель (до 8) 10%-ного раствора CuS04. Если же осаждение белков в анализируемой жидкости производилось реактивом Банга, то кроме H2S04 можно больше ничего не прибавлять, так как фосфорномолибденовая кислота сама по себе действует как катализатор. В последнее время Фойт (Voit) на том основании, что медь может задерживать в растворе аммиак, предложил пользоваться для сжигания пергидролем, добавляемым в количестве нескольких капель уже тогда, когда органические вещества почти сгорели и выделился уголь. Кроме этого для уменьшения толчков при пережигании но – лезно бросить в колбочку платиновую проволочку около 1
см
длиной. Перегонка аммиака производится из аппарата, который очень похож на аппарат Банга (рисунок 5), но в котором вместо парообразователя находится газометр
1.
Воздух из этого газометра поступает через промывалку с серной к-той в перегонную колбу совершенно так же, как пар из парообразователя в аппарате Банга. Кроме этого от макрокьель-даля аппарат отличается тем, что через воронку
2
можно впустить щелочь при закрытой колбе. Перед работой весь аппарат пропаривают. В остывшую колбу прибавляют 10
см3
воды и присоединяют ее к аппарату. Затем, если хотят вести определение иодометрически,
Рисунок 5.
берут раствор титрованной серной к-ты с прибавленным KJ03. Приготовляется этот раствор следующим образом: 10
см3
п/1в раствора HaS04 и 40
см3
нейтрального п/ю раствора KJO, отмеривают в мери-т ельную колбу емкостью в 100
см3
и доливают водой до метки. По отношению к серной к-те раствор— п/юо (центинормален). Такого раствора отмеряют в приемник-рюмку 2
см3
и погружают в него конец холодильника. В мерительный цилиндр наливаю^ 4—5
см3
насыщенного раствора NaOH, слитого с осад-’ ка нерастворимой в нем соды и свободного следовательно от примеси ее. Это количество доводят до 10
см3
водой и полученный раствор осторожно впускают, открывая зажим, из воронки в перегонную колбу; непосредственно за тем открывают кран, ведущий к газометру, и в колбу пускают воздух с такой скоростью, чтобы пузырьки легко было считать. Под перегонную колбу подставляют горелку и жидкость доводят до сильного кипения, а через холодильник пускают сильный ток холодной воды. Благодаря пропускаемому из газометра воздуху жидкость кипит ровно, и к-та из приемника почти не засасывается в холодильник; в то же время пары аммиака вымываются из жидкости. По истечении 4 минут главная масса аммиака уже перегнана. Опуская рюмочку, вынимают конец холодильника из жидкости приемника и продолжают перегонку еще одну-две минуты, причем капли дестилята обмывают внутренность трубки. Кончая перегонку, следует попробовать капающий дестилят лакмусовой бумажкой, затем небольшим количеством воды из шприцфляша ополаскивают конец холодильника. Титрование. К дестиляту прибавляют 2
си3
5 %-ного раствора KJ, не содержащего свободного J, или прямо насыпают 0,1 г KJ в порошке, причем жидкость должна приобрести бурый цвет от выделившегося иода (если этого не происходит—аммиак нейтрализовал всю к-ту, опыт испорчен и надо в след. раз взять в приемник больше к-ты или более крепкую концентрацию ее или сжечь меньше вещества). Реакция выделения иода, идущая по уравнению 5KJ + + KJOa+6HCl=6KCl+3H20 + 6J, протекает не моментально; кроме того колич. выделившегося иода зависит несколько и от концентрации веществ. Поэтому, чтобы количество дестилята было всегда одинаково, важно перегонять определенное время, напр. 5—6 мин.; что же касается времени титрования, то рекомендуют его производить спустя 5 мин. после прибавления KJ. По истечении срока прибавляют 2—3 капли 1 %-ного раствора крахмала (1
г
растворимого крахмала нагревают до растворения с 10—15
см3
воды, после чего раствор доливают до 100
см3
насыщенным раствором КС1; этот раствор может быть употребляем только до тех пор, пока он дает с очень разведенным раствором иода, чисто синюю окраску; если же окраска получается фиолетовая, то раствор не годен) и титруют п/200 рас – твором гипосульфита до исчезновения синего оттенка, не возвращающегося в течение первых минут. На посинение, наступающее спустя 10—15 минут, обращать внимание не следует. Раствор гипосульфита приготовляется непосредственно перед употреблением из п/ю раствора его. Одновременно производят слепой опыт при тех же условиях, какие имели место при анализе. Вычисление. Предположим, что при титровании в слепом опыте на 2 ом3 п/10в кислоты пошло 4,16
см 3
0,005121 п гипосульфита, а в основном опыте на то же количество к-ты пошло 1,95
см3
того же гипосульфита; следовательно перегнанный аммиак связал количество к-ты, соответствующее (4,16-1.95)
см3
0,005121 п гипосульфита, или (4,16-1,95) 0,005121
см3
нормального раствора гипосульфита. Так как 1
см3
нормального раствора гипосульфита при этом титровании соответствует 0,01401
г,
или 14,01
мг
N, то найденное количество
см3
нормального раствора гипосульфита соответствует (4,16-1,95).0,005121.14,01
мя
N. Обычно количество азота выражают в
мг%.
Если хотят вести определение аммиака не иодометрически, а ацидометрически, то в таком случае в приемник-рюмку отмеривают 2—3
cmz
п/100 НО и для титрования бе-РУТ п/юо раствор NaOH, свободный от соды, и раствор метилрота в 90-процентном спирте (1:10.000). Что касается полумикро метода, то он особенно применим при определении общего количества N в крови и моче; крови берется 0,1
см3
или 1
см3,
разведенной в 25 раз; самое определение может быть произведено в аппарате, предназначенном для микроопределения, но только при этом следует брать больше кислоты для сжигания, больше щелочи для подщелачивания, употреблять п/50 кислоту в приемнике., дольше гнать, титровать ацидометрически и раствором не слабее n/so,
Лит.:
kj el da hi J., Neue Methode zur Be-stimmung des Stickstoffs In organischen Korpern, Ztschr. i. analytiscne Chemie, B. XXII, 1883; Gunning J., tlber eine Modification der Kjeldahl-Me-thode, ibid., B. XXVIII, 18
89. Г. Дервиз.