土壤全氮的测定-开氏法

土壤全氮测定 ——半微量开氏法

【方法原理】

样品在加速剂的参与下，用浓硫酸消煮时，各种含氮有机物，经过复杂的高温分解反应，转化为氨与硫酸结合成硫酸铵。碱化后蒸馏出来的氨用硼酸吸收，以标准酸溶液滴定，求出土壤全氮量（不包括全部硝态氮）。

包括硝态和亚硝态氮的全氮测定，在样品消煮前，需先用高锰酸钾将样品中的亚硝态氮氧化为硝态氮后，再用还原铁粉使全部硝态氮还原，转化成铵态氮。

在高温下硫酸是一种强氧化剂，能氧化有机化合物中的碳，生成CO 2，从而分解有机质。

↑+↑+−−→−+22242222CO SO O H C SO H 高温

样品中的含氮有机化合物，如蛋白质在浓H 2SO 4的作用下，水解成为氨基酸，氨基酸又在

H 2SO 4的脱氨作用下，还原成氨，氨与H 2SO 4结合成为硫酸铵留在溶液中。

Se 的催化过程如下：

O H SO SeO H Se SO H 22324222+↑+−→−+

O H SeO SeO H 2232++−→−

↑+−→−+22CO Se C SeO

由于Se 的催化效能高，一般常量法Se 粉用量不超过0.1～0.2g ，如用量过多则将引起氮的损失。

4

232432424)()(SO H SeO NH SeO H SO NH +−→−+

↑+++−→−223324292)(3N O H Se NH SeO NH

以Se 作催化剂的消煮液，也不能用于氮磷联合测定。硒是一种有毒元素，在消化过程中，放出H 2Se 。H 2Se 的毒性较H 2S 更大，易引起人中毒。所以，实验室要有良好的通风设备，方可

使用这种催化剂。

↑

+↑+↑+−→−++∆O H CO SO SO Cu SO H C CuSO 222424242342234

↑+↑+−→−+2244242222SO O H CuSO SO H SO Cu

褐红色 蓝绿色

当土壤中有机质分解完毕，碳质被氧化后，消煮液则呈现清澈的蓝绿色即“清亮”，因此硫酸铜不仅起催化作用，也起指示作用。同时应该注意开氏法刚刚清亮并不表示所有的氮均已转化为铵，有机杂环态氮还未完全转化为铵态氮，因此消煮液清亮后仍需消煮一段时间，这个过程叫“后煮”。

消煮液中硫酸铵加碱蒸馏，使氨逸出，以硼酸吸收之，然后用标准酸液滴定之。

蒸馏过程的反应：

O H NH SO Na NaOH SO NH 2342424222)(++−→−+

OH NH O H NH 422−→−+

O H SO NH SO H BO H OH NH 242442334)(+−→−++

滴定过程的反应：

O H SO NH SO H BO H NH 242442324)(·2+−→−+

【主要仪器】

消煮炉；50ml 或100ml 开氏瓶；半微量定氮蒸馏装置；150ml 锥形瓶；5ml 或10ml 半微量滴定管。

试剂：

（1）硫酸。 ρ=1.84g ·ml -1，化学纯；

（2）10mol ·L -1NaOH 溶液。 称取NaOH （AR ）400g （工业用固体NaOH ，称420g ），于硬质玻璃烧杯中，加蒸馏400ml 溶解，不断搅拌，以防止烧杯底角固结，冷却后倒入塑料试剂瓶，加塞，防止吸收空气中的CO 2，放置几天待Na 2CO 3沉降后，将清液虹吸入盛有约160ml 无CO 2的水中，并以去CO 2的蒸馏水定容1L 加盖橡皮塞（浓度约为40% W/V ）。

（3）甲基红—溴甲酚绿混合指示剂。即0.099g 溴甲酚绿和0.066g 甲基红于玛瑙研钵中，加少量95%酒精，研磨至指示剂完全溶解，用95%乙醇定容100ml 。此指示剂变色范围pH

4.4(红)―

5.4（蓝），贮存期不超过2个月。

（4）20g·L -1 H 2BO 3—指示剂[注1]。

称取硼酸（分析纯）20g 溶于约950ml 水中，加热搅动直至H 3BO 3溶解，冷却后，加入混合

指示剂20ml 混匀（每10mlH 3BO 3加入2ml 指示剂），并用稀酸或稀碱调节至紫红色（pH 约4.5），

加水稀释至1L 混匀，贮存在塑料瓶中备用。宜现配。

（5）混合催化剂。K 2SO 4:CuSO 4:Se=100:10:1即100g K 2SO 4（化学纯）、10g CuSO 4 ·5H 2O

（化学纯）、和1g Se 粉混合研磨，通过80号筛充分混匀（注意戴口罩），贮于具塞棕色磨口瓶中。消煮时每毫升H 2SO 4加0.37g 混合加速剂。

（6）高锰酸钾溶液。25g 高锰酸钾（分析纯）溶于500ml 无离子水，贮于棕色瓶中。

（7）1:1硫酸（化学纯、无氮、ρ=1.84g ·ml -1）。硫酸与等体积水混合。

（8）还原铁粉。磨细通过孔径0.15mm （100号）筛。

（9）辛醇。

（10）0.01 mol ·L -1（1/2H 2SO 4）标准液。量取H 2SO 4

（化学纯、无氮、ρ=1.84g ·ml -1）2.83ml ，加水稀释至5000ml ，然后用标准碱或硼砂标定之，得0.02 mol ·L -1（1/2H 2SO 4）标准溶液。将

0.02 mol ·L -1（1/2H 2SO 4）标准溶液用水准确稀释一倍。

或盐酸标准溶液：0.02mol/L ，每1000ml 水中加入1.8mlHCl （ρ=1.19 g ·ml -1），混匀。 标定：平行3份，空白3份。称取1.9068g 硼砂[注2]（Na 2B 4O 7·10H 2O ），精确至0.0001g ，

加水溶解后稀释至500ml ，得0.0500mol/L 硼砂标准溶液。吸取20.00ml 硼砂标准溶液置于150ml 锥形瓶中，加1滴甲基红-溴甲酚绿混合指示剂，用盐酸标准溶液滴定至溶液由蓝色变为紫红色为终点。同时做空白试验。盐酸标准溶液的浓度按下式计算：

211)(V V V C HCl C -⨯= 式中：

C —盐酸标准溶液浓度，mol/L ；

C 1—硼砂标准溶液浓度（0.02000），mol/L ；

V 1—硼砂标准溶液体积，ml ；

V 2—盐酸标准溶液用量，ml ；

V 0—空白试验消耗盐酸标准溶液体积，ml ；

【测定步骤】

（1）称取通过孔径0.149mm 筛（即100目筛） [注3] 风干土样1.0000g （含氮约1mg ）[注4]，同时测定土样水分含量，最后换算成烘干样计算结果。

（2）土样消煮[注5]

①不包括硝态氮和亚硝态氮的消煮：将土样小心移入干燥的消煮管底部，加少量无离子水（0.5～1ml ）湿润土样后[注6]，加入加速剂1.85g 和浓硫酸5ml ，摇匀，将开氏瓶倾斜置于变温电炉上，最初宜用低温，待瓶内无泡沫发生（约10min ～15min ），提高温度（375℃，4h ）