Il metodo Kjeldahl ha due versioni, utilizzando $ \ ce {HCl} $ come soluzione di cattura o un acido debole come l'acido borico. A seconda di quale viene utilizzato, il contenuto di azoto è determinato da una titolazione di ritorno con $ \ ce {NaOH} $ (il tuo caso) o da una titolazione diretta con $ \ ce {HCl} $ .
L'obiettivo della titolazione è capire quanta ammoniaca (gas) è rimasta intrappolata nell'acido. L'equazione per la fase di trapping è:
$$ \ ce {NH3 (g) + HCl (aq) -> NH4 + (aq) + Cl- (aq )} $$
Quindi la soluzione di trapping diventerà un po 'meno acida perché alcuni dei $ \ ce {HCl} $ viene neutralizzato dalla base debole dell'ammoniaca. Per quantificare l'ammoniaca, ora titoli il rimanente $ \ ce {HCl} $ con la base forte $ \ ce {NaOH } $ :
$$ \ ce {HCl (aq) + NaOH (aq) -> H2O (l) + Na (aq) + Cl- (aq)} $$
La soluzione è titolata a circa $ \ mathrm {pH} = 5 $ come endpoint (al punto di equivalenza, gli acidi e le basi forti vengono neutralizzati e rimane la soluzione $ \ ce {NH4Cl} $ ). A $ \ mathrm {pH} = 5 $ , pochissimo ammonio viene deprotonato per formare ammoniaca ( $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $ è di circa 9,3). In altre parole, l'ammonio / ammoniaca non funge da tampone, quindi non influisce sulla titolazione. Potresti persino chiamarlo uno spettatore in questo $ \ mathrm {pH} $ .
Dopo aver raggiunto l'endpoint, la quantità di $ \ ce {HCl} $ originariamente presente nella soluzione di trapping è uguale alla somma degli importi di $ \ ce {NaOH} $ e ammoniaca aggiunti. La reazione generale è (notazione non standard):
$$ \ ce {HCl (aq) + x NH3 (g) + (1-x) NaOH (aq) ->} $$ $$ \ ce {Cl- (aq) + x NH4 + (aq) + (1-x) H2O (l) + (1-x) Na (aq)} $$
Da questo, puoi calcolare la quantità di azoto nel campione.
Tuttavia, a parte $ \ ce {HCl } $ esiste anche un acido nella soluzione che può essere titolato con $ \ ce {NaOH} $ che è la forma protonata di $ \ ce {NH3} $ .
Come spiegato sopra, se $ \ mathrm {pH } $ non si avvicina al $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $ di ammonio, l'ammonio non reagirà con $ \ ce {NaOH} $ in una misura che conta. Se scegli di terminare la titolazione quando la soluzione raggiunge un $ \ mathrm {pH} $ di 11 (per fare un esempio), tuttavia, l'ammonio sarà deprotonato a ammoniaca, invalidando il risultato. Peggio ancora, potrebbe non essere una soluzione, quindi diventa un problema che non può essere risolto.
Fonti:
- http: //www.brooklyn .cuny.edu / bc / ahp / SDKC / Chem / SD_KjeldahlMethod.html
- J Martín, Fernández Sarria L e Agustín G. Asuero (2017) DOI: 10.5772 / intechopen.68826
Wikipedia d'altra parte penso che abbia sbagliato ( https://en.wikipedia.org/wiki/Kjeldahl_method, recuperato prima di modificarlo):
La concentrazione di ioni ammonio nella soluzione acida standard, e quindi la quantità di azoto nel campione, viene misurata tramite titolazione. Se è stato utilizzato acido borico (o qualche altro acido debole), la titolazione acido-base diretta viene eseguita con un acido forte di concentrazione nota. $ \ ce {HCl} $ o $ \ ce {H2SO4} $ possono essere utilizzati. La titolazione inversa indiretta viene invece utilizzata se sono stati usati acidi forti per creare la soluzione acida standard: viene prima aggiunta una base forte di concentrazione nota (come $ \ ce {NaOH} $ ) in eccesso, quindi l'eccesso viene titolato con un acido forte di concentrazione nota. La titolazione dell'ammoniaca assorbita nella soluzione di acido borico ha quindi il vantaggio che è necessaria una sola soluzione standard. Uno degli indicatori adatti per queste reazioni di titolazione è l'indicatore di Tashiro.
Dicono di aggiungere un eccesso di $ \ ce {NaOH} $ span> e quindi titolare con $ \ ce {HCl} $ . Ciò allontanerebbe l'ammoniaca dalla soluzione. Inoltre, questa non è una titolazione a ritroso, ma a doppia titolazione (che non è una cosa, credo).