凯氏定氮法

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简介

几年前，测定样品（如食品）中的氮含量或蛋白质含量是一个主要问题。当时已经存在的一些方法并不那么准确。也就是说，当时还没有发现合适的方法。后来，丹麦化学家约翰·古斯塔夫·克里斯托弗·托萨格·凯氏德开发了一种用于测定氮含量的实验室方法，因为当时现有的方法非常不准确。他引入的方法以他的名字命名为**凯氏定氮法**。他最初引入的方法包含两个步骤：蒸馏和返滴定。

什么是凯氏定氮法？

**凯氏定氮法**是一种用于测定特定物质中氮含量的定量方法。凯氏消化也是它的另一个名称。之所以这样命名，是因为该过程包含一个消化步骤。使用催化剂会提高消化速率。使用的催化剂是氧化汞。它效率很高，但是一种有毒化学物质。后来引入了硫酸铜催化剂，但效率较低。现在，二氧化钛被用作催化剂。此方法测量有机和无机物质中存在的氮含量。它也可用于测定蛋白质含量。

Roshan220195，凯氏消化，CC BY-SA 3.0

凯氏定氮法所涉及的步骤

**凯氏定氮法**是测定蛋白质含量的一项大型程序。下面讨论了**凯氏定氮法**中涉及的重要步骤。

• **消化** - 凯氏定氮法中涉及的第一步是消化过程，其中样品在浓硫酸存在下于 360–410°C 的高温下加热。有机样品在酸的帮助下在此过程中被破坏或消化。并进一步导致硫酸铵的形成。

• **蒸馏** - 消化过程后形成的硫酸铵通过沸腾然后冷凝转化为氨，NH₃。此过程是通过添加过量的碱（如氢氧化钠）来启动的。在此过程中会形成氨气泡。

Roshan220195，凯氏蒸馏，CC BY-SA 3.0

• **滴定** - 可以估算氨浓度，从而获得氮含量。并通过滴定进行。如果在消化过程中使用硼酸，则可以使用酸碱滴定。如果使用盐酸或硫酸作为酸，通常采用返滴定。使用强碱（如氢氧化钠）来中和溶液。根据酸和氢氧化钠用量的差值，可以很容易地获得样品中存在的氨量。从而获得氮的含量。在此过程中使用田尻指示剂。

凯氏定氮法的应用

**凯氏定氮法**是一种重要的方法，在不同领域有许多应用。这主要是由于其准确性和精确性。获得的氮量非常准确，结果也具有很高的重复性。下面讨论了**凯氏定氮法**的一些应用。

• 该方法用于污水处理厂的化学分析。由于**凯氏定氮法**可以轻松捕获与土壤和水相关的数据。

• 它广泛应用于食品行业，用于分析食品样品中存在的蛋白质。

• 它也有助于制药行业测定氮含量。

• 借助此方法可以轻松估算有机结合的氮含量。

• 它也适用于估算动物饲料和乳制品中的氮含量。

• 借助此方法可以轻松估算重量大的样品。

凯氏定氮法反应

第一步是用硫酸消化或分解有机样品。此处涉及的反应是碳的氧化，

$$\mathrm{C + 2H_2 SO_4 → CO_2 + 2 SO_2 + 2 H_2 O}$$

$$\mathrm{S + 2H_2 SO_4→ 3SO_2 + 2H_2 O}$$

下一步涉及蒸馏过程，其中铵盐转化为氨。

$$\mathrm{(NH_4 )_2 SO_4 + 2NaOH → Na_2 SO_4 + 2H_2 O + 2NH_3}$$

在滴定过程中，氨将参与反应。如果使用盐酸，则反应将为，

$$\mathrm{NH_3 + HCl → NH₄Cl}$$

如果使用硼酸，则反应变为，

$$\mathrm{B(OH)_2 +H_2 O + Na_2 CO_3 → NaHCO_3 + CO_2 + H_2 O }$$

因此，这些是**凯氏定氮法**中发生的反应。

凯氏定氮法公式

下面给出计算氮含量的公式。

使用凯氏定氮法估算氮 = 1.4V × NW

N=标准酸的当量浓度。

W=样品重量

V=滴定过程中使用的酸的体积。

凯氏定氮法的局限性

尽管它是测定有机和无机化合物中氮含量的一种有效方法。该方法也存在一定的局限性。一些局限性包括，

• 该方法不适用于测定吡啶、吡咯等化合物中存在的氮。这是因为它们是有机化合物，因此无法将其中存在的氮转化为硫酸铵。

• 仅能测定蛋白质、核酸等化合物的氮。

结论

**凯氏定氮法**是一种重要的测定有机和无机化合物中氮含量的方法。它是一种有效的方法，通过克服其他无效的方法而开发出来。测定氮含量主要包含三个步骤。它们是消化、蒸馏和滴定。在此过程之后氨的析出是主要技术，然后可用于测定氮含量。此方法在许多领域都很常见，例如食品、制药、污水处理行业等。该方法非常有效，因为它非常准确、精确并且具有很高的重复性。

常见问题解答

1. 什么是总凯氏氮？

此术语与**凯氏定氮法**相关，该方法确定样品中存在的有机结合氮和铵中的氮含量。这主要用于污水处理。

2. 什么是总氮？

总氮与总凯氏氮不同，除了样品中的有机结合氮和铵外，还包括亚硝酸盐和硝酸盐的含量。

3. 凯氏定氮法中硫酸钾的作用是什么？

在**凯氏定氮法**中添加硫酸钾以提高所用硫酸的沸点。

4. 什么是田尻指示剂？

田尻指示剂通常称为混合指示剂，因为它是由两种指示剂（甲基红和亚甲蓝）混合而成。并在**凯氏定氮法**的滴定步骤中使用。

5. 哪种试剂用于检测蛋白质？

双缩脲试剂用于检测蛋白质。它会导致颜色从粉红色变为紫色。