Co to jest metoda Kjeldahla?

Naukowcy wykorzystują metodę Kjeldahla do analizy procentowej zawartości azotu organicznego w substancji. Poziomy azotu można następnie wykorzystać do określenia ilości białka. Pełna nazwa metody to metoda analizy azotu według Kjeldahla - czasami zamiast analizy azotu stosuje się analizę białka, ale terminy odnoszą się do tej samej metody.

Chemik Johan Kjeldahl po raz pierwszy przedstawił swoją metodę Duńskiemu Towarzystwu Chemicznemu w 1883 roku. Ustalił, że ponieważ azot jest głównym elementem w białku, analiza azotu może być wykorzystana do określenia ilości białka w substancji. Od tego czasu jego odkrycia zostały ulepszone, ale podstawowa metoda pozostaje na miejscu.

Metoda Kjeldahla składa się z trzech etapów, powszechnie nazywanych trawieniem, destylacją i miareczkowaniem. Trawienie rozkłada azot na amoniak, a destylacja oddziela amoniak od innych składników. Ilość amoniaku oblicza się za pomocą miareczkowania, a następnie ilości azotu i białka można obliczyć na podstawie ilości amoniaku.

Podczas etapu trawienia małą próbkę badanej substancji miesza się z kwasem siarkowym, siarczanem potasu i katalizatorem, który przyspiesza reakcję. Ta mieszanina jest podgrzewana do bardzo wysokiej temperatury - do 750 ° F (około 400 ° C) - przez około godzinę, a następnie chłodzona. Reakcje zachodzące w ogrzanej mieszaninie rozkładają duże cząsteczki na mniejsze składniki, w tym jony amonowe.

Etap destylacji przekształca jony amonowe w gazowy amoniak przez dodanie do mieszaniny wodorotlenku sodu. Następnie podnosi się temperaturę roztworu, przekształcając amoniak w lotny gaz, który unosi się w postaci pary. Pary są uwięzione w roztworze, takim jak kwas chlorowodorowy lub kwas borowy.

Amoniak uwięziony w kwasie neutralizuje część kwasu, co oznacza, że ​​obniża pH. Ilość kwasu pozostałego po neutralizacji jest miareczkowana zasadą, taką jak wodorotlenek sodu. Do roztworu kwasu i amoniaku dodaje się barwnik, który zmienia kolor wraz ze zmianą pH. Następnie małe ilości zasady dodaje się do kwasu tylko do momentu, aż roztwór zmieni kolor. Ilość zasady potrzebna do osiągnięcia tego punktu końcowego może być wykorzystana do obliczenia ilości amoniaku w oryginalnym roztworze.

Aby obliczyć ilość azotu, naukowiec musi najpierw znać liczbę moli kwasu i zasady, które były obecne w końcowym roztworze. Odejmowanie moli zasady od moli kwasu daje mole amoniaku. Mole amoniaku w końcowym roztworze są takie same jak mole azotu, więc liczbę tę mnoży się przez 14 - masę atomową azotu - w celu znalezienia gramów azotu.

Procentowy azot znajduje się przez podzielenie gramów azotu przez całkowitą liczbę gramów w pierwotnej próbce i pomnożenie przez 100. Procent białka w metodzie Kjeldahla można znaleźć poprzez pomnożenie procentowego azotu przez współczynnik przeliczeniowy. Ten współczynnik konwersji wynosi zwykle 6,25, z wyjątkiem kilku substancji, takich jak pszenica i produkty mleczne.