DOSAGE DE L'AZOTE TOTAL PAR METHODE DE KJELDAHL

1 Jf perrin maj 2006-2011 page 1/4 DOSAGE DE L'AZOTE TOTAL PAR M THODE DE KJELDAHL1. Principe - L chantillon est min ralis en milieu acide sulfurique en pr sence de cuivre(II) et d un catalyseur (oxyde de titane). Dans les conditions de min ralisation, l azote organique est retrouv sous forme Les ions ammonium sont transform s en ammoniac par passage en milieu alcalin. On entra ne NH3 la vapeur d eau et on dose le condens t recueilli par DOSAGE volum trique Min ralisation de type KJELDAHL classique (en milieu acide sulfurique)La min ralisation est conduite bullition douce en milieu acide sulfurique charg de sulfate de potassium et en pr sence de catalyseurs (les plus employ s sont le s l nium ou le dioxyde de titane sous forme cristalline anatase m lang s du sulfate de cuivre. Le s l nium est un m tal lourd tr s toxique qu il convient aujourd hui de proscrire.)

2 Ces conditions de min ralisation conduisent :- l azote organique et ( videmment) les formes NH4+ sont retrouv es sous forme NH4+ . NO2- et NO3- ne sont que partiellement r duits en NH4+. Leur r duction totale implique un traitement pr alable suppl mentaire en milieu acide en pr sence des r ducteurs acide salicylique et thiosulfate de sodium ; le carbone organique est retrouv sous forme de carbone (noir) puis CO2 ; l'hydrog ne et l'oxyg ne sont combin s en cours de la min ralisation, l'acide sulfurique se d compose partiellement en dioxyde et trioxyde de soufre (SO2 et SO3, gaz toxiques irritants). Il y a ainsi apparition de vapeurs blanch tres tr s irritantes. La min ralisation est donc conduite avec un appareillage aspiration puis traitement des vapeurs avant technique : l'addition de certains sels comme le sulfate de potassium (K2SO4) permet en fait de favoriser la min ralisation en levant la temp rature d' bullition du milieu de min ralisation.

3 Pour information :compostion temp rature d bullitioncommentaireAcide sulfurique concentr 330 CAcide sulfurique concentr + K2SO4 50% (p/v)344 CAcide sulfurique concentr + K2SO4 100% (p/v)364 CAcide sulfurique concentr + K2SO4 150% (p/v)383 CAcide sulfurique concentr + K2SO4 200% (p/v)>400 Cpertes d ammoniac ! Alcalinisation du milieu min ralis et entra nement la vapeur de l ammoniac form NH4+ + OH- NH3 + H2OL'ammoniac (volatil) ainsi form est entra n par de la vapeur d'eau (hydrodistillation), les vapeurs, condens es par r frig ration, sont recueillies dans un milieu suffisamment : le min ralis t est un milieu acide sulfurique concentr . Il est donc n cessaire d'introduire suffisamment de soude pour neutraliser puis alcaliniser et transformer NH4+en NH3. On peut v rifier que le milieu est bien alcalin en ajoutant quelques gouttes de ph nolphtal ine la soude.

4 Alcaliniser un milieu acide concentr pr sente des risques. Il convient de ne manipuler que si on a t correctement form cette DOSAGE de l'ammoniac Cas du DOSAGE indirect (ou en retour) L'ammoniac est recueilli dans une quantit connue (via la r alisation d un t moin) et en exc s d une solution d'un acide fort. La fin de l entra nement de NH3 est estim e en consid rant le volume de distillat recueilli ou la dur e de l'op reliquat de protons (du l exc s d acide fort) est dos par une solution titr e d une base forte. L indicateur color de fin de DOSAGE est le rouge de m thyle qui vire la goutte pr s la fin du DOSAGE du reliquat de jf perrin maj 2006-2011 page 2/4Ce type de DOSAGE vite de fa on l gante tout risque de pertes en ammoniac distill . Cas du DOSAGE direct L'ammoniac est recueilli dans de l'acide borique en solution 20 40 g/l.

5 En g n ral on utilise 10 mL de solution borique et on recueille le distillat sous un volume de 40 100 mL. Le pK de l acide borique est de 9,23. Le pH de la solution d acide borique, en absence d ammoniac, est donc voisin de 5,0 5,4. Vers ces pH, le pouvoir tampon de la solution borique est tr s faible, elle permet ainsi d observer le virage d indicateurs color s dont la teinte sensible se situe vers pH 5,0 5,4, la goutte pr s, avec des solutions titr es d acide fort aussi dilu es que 0,02 mol/L en H+. Soit Istat un tel pK de NH4+/NH3 est de 9,4. Si on introduit NH3, en large d faut par rapport l acide borique, dans une telle solution, on peut donc admettre que la totalit de NH3 se protone sous forme NH4 avec augmentation du pH . On peut alors mesurer le volume de solution titr e d acide fort n cessaire pour ramener le pH la teinte de virage d un indicateur color Istat.

6 On a lors nH+ ajout la burette pour revenir au virage = nNH3 distill Les indicateurs usuels utilis s sont :m lange de Tashiro de rouge de m thyle ( ) et de bleu de m thyl ne( ) en thanol ( )m lange vert de bromocr sol (0,1g) et rouge de m thyle (0,02g) en thanol (100 mL)rouge de m thyle, rouge-jaune, pH 4,2 6,2 ; vert de bromocr sol, jaune-bleu, pH 3,8 5,4 ; bleu de m thyl ne : bleu aux pH du solution borique pourra ainsi tre ajust e la teinte sensible gris sale :- passage du gris au violet, et ce la goutte pr s, par ajout d une solution d un acide passage du gris au vert, et ce la goutte pr s, par ajout d une solution d une solution borique pourra ainsi tre ajust e la teinte sensible violet :- passage du violet l orange, et ce la goutte pr s, par ajout d une solution d un acide passage du violet au vert, et ce la goutte pr s, par ajout d une solution d une :On peut r aliser le DOSAGE apr s la distillation ou au fur et mesure de la distillation.

7 Il est int ressant, surtout pour un DOSAGE au fur et mesure, d avoir ajust au pr alable le milieu acide borique de recueil la teinte sensible de l indicateur color ( donc le gris ou le violet selon celui choisi). Le DOSAGE au fur et mesure permet ainsi d appr cier objectivement la fin de la distillation. Il est m me possible de travailler en contr le potentiom trique avec un point de titrage pH = 5, Application au DOSAGE de l azote TOTAL d un foin Le protocole diff rera selon l'origine de l' chantillon, sa teneur pr sum e en azote , et l'appareillage. On propose ici un mode op ratoire mettant en uvre un DOSAGE en retour de l ammoniac distill avec suivi potentiom trique et par indicateur color . Min ralisation d un chantillon de foinLa teneur en N des foins est de l ordre de 1,5% (m/m).Dans le matras min raliser, introduire : environ 0,3 g de foin (pes e exacte) ; 2,7 g de m lange catalytique (200 g de sulfate de potassium pour 6 g de sulfate de cuivre pentahydrat et 6 g de dioxyde de titane) ; 1 bille de verre (sauf si incompatible avec l appareillage d entra nement la vapeur utilis ).

8 16 mL d'acide sulfurique concentr (danger, il faut conna tre les conditions de s curit avant de manipuler). Verser l'acide lentement et en agitant par rotation douce. Laisser reposer de 2 quelques le matras sur la rampe de min ralisation. Chauffer d abord avec pr caution jusqu' disparition des mousses en veillant ce qu elles ne montent pas les parois du matras. Porter alors bullition douce en veillant ce que l acide sulfurique condense bien avant le col du matras. Attendre que le milieu devienne clair (4 heures au maximum). jf perrin maj 2006-2011 page 3 Entra nement de NH3 par la vapeur d'eau (distillation)Lorsque la min ralisation est termin e, laisser refroidir le matras et valuer son volume. Ceci permet de calculer le volume de lessive de NaOH qui sera n cessaire l alcalinisation. Ajouter approximativement 20 mL d eau.

9 Attention, on verse de l eau dans une solution sulfurique concentr e ! !. Ne manipuler qu avec une connaissance parfaite des conditions de s curit observer imp rativement !! Certains appareillages permettent cette op ration sur l appareil de distillation et la rende ainsi moins dangereuse. Ce n est malheureusement pas le cas avec l appareillage alors sur l appareillage de distillation. Mettre en place la fiole de recueil du distillat de fa on ce que l extr mit du condenseur plonge dans la solution de recueil. Ajouter le volume de lessive de NaOH n cessaire l rer l'entra nement la vapeur. Distiller environ 40 mL ou 3 minutes et rincer l extr mit du condenseur puis proc der au DOSAGE volum DOSAGE volum trique finalprotocole DOSAGE en retour (suivi indicateur color de pH)Cas avec suivi pH-m trique Placer U = 20,00 mL de solution d acide sulfurique talonn e titrant environ 0,03 mol/L dans la fiole de recueil du distillat.

10 Idem Apr s la distillation, ajouter quelques gouttes d indicateur de Tashiro ou tout simplement de rouge de m thyle Idem Titrer par une solution de NaOH environ 0,06 mol/L (chute de burette Ve) jusqu au virage la goutte pr s. Suivre le DOSAGE au pH-m tre. Titrer avec la solution de NaOH jusqu au volume maximum de la burette (25 mL). Noter le virage de l indicateur. Tracer la courbe pH=f(NaOH). D terminer le point de DOSAGE int ressant. R aliser un t moin sans azote (chute de burette vt). Suivre le DOSAGE au pH-m tre. Titrer avec la solution de NaOH jusqu au volume maximum de la burette (25 mL). Noter le virage de l indicateur. Tracer la courbe pH=f(NaOH). D terminer le point de DOSAGE int le du DOSAGE Il est int ressant de contr ler le DOSAGE :Min raliser un m lange d environ 0,1 g de glucose et 0,8 mmol d acide glutamique pur (pes e exacte au 1/10 mg, MM = 147,13 g/mol).