凯氏定氮法原理

凯氏定氮法-原理

凯氏定氮法-原理

样品与浓硫酸和催化剂一同加热消化，使蛋白质分解，其中碳和氢被氧化为二氧化碳和水逸出，而样品中的有机氮转化为氨与硫酸结合成硫酸铵。然后加碱蒸馏，使氨蒸出，用硼酸吸收后再以标准盐酸或硫酸溶液滴定。根据标准酸消耗量可计算出蛋白质的含量。

2NH2(CH)2COOH＋13H2SO4＝(NH4)2SO4＋6CO2＋12SO2＋6H2O

浓硫酸具有脱水性，使有机物脱水后被炭化为碳、氢、氮

2H2SO4＋C＝2SO2＋2H2O＋CO2

浓硫酸又具有氧化性,将有机物炭化后的碳化为二氧化碳，硫酸则被还原成二氧化硫

二氧化硫使氮还原为氨，本身则被氧化为三氧化硫，氨随之与硫酸作用生成硫酸铵留在酸性溶液中。

H2SO4＋2NH3＝(NH4)2SO4

②蒸馏

在消化完全的样品溶液中加入浓氢氧化钠使呈碱性，加热蒸馏，即可释放出氨气，反应方程式如下:

2NaOH＋(NH4)2SO4＝2NH3(气体)＋Na2SO4＋2H2O

③吸收与滴定

加热蒸馏所放出的氨，可用硼酸溶液进行吸收，待吸收完全后，再用盐酸标准溶液滴定，因硼酸呈微弱酸性（k＝5.8×10-10），用酸滴定不影响指示剂的变色反应，但它有吸收氨的作用，吸收及滴定的反应方程式如下：

2NH3+4H3BO3=(NH4)2B4O7+5H2O

(NH4)2B4O7+2HCl+5H2O=2NH4Cl+4H3BO3

硫酸钾的作用:加入硫酸钾可以提高溶液的沸点而加快有机物的分解，它与硫酸钾作用生成硫酸氢钾可提高反应温度其反应式如下：

K2SO4+H2SO4=2KHSO4

2KHSO4=K2SO4+H2O(气体)+SO3

一般纯硫酸的沸点在340摄氏度左右，而添加硫酸钾后，可使温度提高到4000C以上，原因主要在于随着消化过程中硫酸不断地被分解，水分不断逸出而使硫酸钾浓度增大，故沸点升高。

但硫酸钾加入量不能太大，否则消化体系温度过高，又会引起已生成的铵盐发生热分解而造成损失：

（NH4）2SO4=NH3(气体)+(NH4)HSO4

2(NH4)HSO4=2NH3(气体)+2SO3(气体)+2H2O

硫酸铜的作用

①催化剂:2CuSO4=CuSO4+SO2(气体)+O2

C+2CuSO4=Cu2SO4+SO2(气体)+CO2(气体)

Cu2SO4+2H2SO4=2CuSO4+2H2O+SO2(气体)

此反应不断进行，待有机物被消化完后，不再有硫酸亚铜（褐色）生成，溶液呈现清澈的蓝绿色。

②可以指示消化终点的到达

③下一步蒸馏时作为碱性反应的指示剂。

注意事项

（1）所用试剂应用无氨蒸馏水配制。加指示剂数滴及硫酸数毫升，以保持水呈酸性。

（2）若样品含脂肪或糖较多时，应注意发生的大量泡沫应加入少量辛醇或液体石蜡，或硅消泡剂，防止其溢出瓶外，并注意适当控制热源强度。

（3）若样品消化液不易澄清透明，可加入300g/L2-3ml过氧化氢后再加热。

（4）硫酸铜起到催化作用，加速氧化分解。硫酸铜也是蒸馏时样品液碱化的指示剂

，若所加碱量不足，分解液呈蓝色不生成氢氧化铜沉淀，需再增加氢氧化钠用量。

若取样量较大，如干试样超过5g，可按每克试样5ml的比例增加硫酸用量。

消化时间一般约4小时左右即可，消化时间过长会引起氨的损失。一般消化至透明后继续30分钟即可.

蒸馏完毕，先将蒸馏出口离开液面，继续蒸馏1min，将附着在尖端的吸收液完全洗入吸收瓶内，再将吸收瓶移开，最后关闭电源，绝不能先关闭电源，否则吸收液将发生倒吸。

硼酸吸收液的温度不应超过40°C，否则氨吸收减弱，造成损失，可置于冷水浴中。

混合指示剂在碱性溶液中呈兰绿色，在中性溶液中呈灰色，在酸性溶液中呈红色。