氮测定法

一、定义

    测定化合物中含氮元素量的分析方法称为氮测定法。

二、原理

    将供试品置凯氏烧瓶中，加硫酸、硫酸钾（或无水硫酸钠）、无水硫酸铜，加热裂解，将氮变为铵盐，然后碱化反应进行蒸馏使氨释放，同时用硼酸溶液收集，再用硫酸滴定液滴定，以氮的量计算供试品的含量。

三、测定步骤

（一）消化（或破坏）

    1.消化原理

    将一定量的样品与浓硫酸共热，则有机物中的碳和氢被浓硫酸氧化成CO₂和H₂O，而氮则转变成NH₃；H₂SO₄被还原为SO₂和H₂O。生成的CO₂、SO₂和H₂O由溶液中逸去，而NH₃则与过量的H₂SO₄结合成NH₄HSO₄或(NH₄)₂SO₄保留在溶液中。

    为了使有机物的破坏能迅速完全，通常采用升高温度和加入催化剂两种办法。在增高温度方面常加入不易挥发的无水碱金属硫酸盐（K₂SO₄或Na₂SO₄）以提高浓硫酸的沸点，阻止高温下浓硫酸的分解。在催化剂方面，常加入少量CuSO₄（无水）、HgO、CuO、Se、H₂SeO₃等催化剂，其中以CuSO₄*常用。

    2.消化操作要求

    （1）将供试品放入凯氏烧瓶中时，注意勿使供试品粘着瓶颈，如已沾着瓶颈，可在缓缓加硫酸时，用硫酸冲入。

    （2）破坏时有部分硫酸蒸发及分解出有毒气体，故须在毒气柜中进行，以免中毒。

    （3）使凯氏烧瓶成45^o斜置，可防止在加热过程中供试品液飞溅的损失，防止瓶外的杂质掉入瓶内。

    （4）切勿将烧瓶口朝向自己或他人，以防加热炮沸时溅出伤人。

    （5）在凯氏烧瓶口放一小漏斗，有回流冷凝的作用，防止硫酸的挥发。

    （6）开始加热时，应用直火缓缓加热，使溶液的温度保持在沸点以下，防止突然高温时，造成泡沫冲出而遭损失。

    （7）等泡沸停止，强热至沸腾，俟溶液成澄明的绿色后，除另有规定外，继续加热至规定时间，放冷。

    （8）有必要时（如瓶壁上部有黑色残渣），可轻轻转动或摇动烧瓶，时供试品能充分与硫酸接触，以保证破坏完全。

（二）蒸馏

    1.蒸馏原理

    于消化后已冷却的NH₄HSO₄或(NH₄)₂SO₄溶液中，加入浓NaOH溶液并加热，可使NH₃再游离出来。

   NH₄HSO₄＋NaOH→NH₃↑＋NaHSO₄＋H₂O

               Δ

或  (NH₄)₂SO₄＋2NaOH→2NH₃↑＋Na₂SO₄＋2H₂O

                   Δ

    一般采用通入水蒸气加热的办法使NH₃逸出，将逸出的NH₃吸收在H₃BO₃溶液中。

    NH₃＋H₃BO₃→NH₄BO₂＋H₂O

    2.蒸馏操作要求

    （1）破坏完成以后的溶液，放冷有白色固体析出，于尚未完全凝固时，缓缓加适量纯化水溶解，放冷至室温。

    （2）在碱化前，先将蒸馏装置清洗好，安装好，并检查不得漏气。若用水蒸气蒸馏时，蒸汽发生器已沸腾。

    （3）冷凝管的**应插入吸收液面下2/3处，使吸收完全，防止倒吸现象。

    （4）将足够量的氢氧化钠溶液注意使沿瓶壁缓缓流至瓶底，自成一液层，以减少酸碱作用范围，待全部装置妥善后，再使其与酸液混合，否则会因强酸强碱中和时产生大量的热而使氨逸出损失。

    （5）在常量法直接蒸时，加锌粒是为防止过热后出现爆沸，为止爆剂，但必须在加入碱液后，再加入锌粒，以免锌粒与硫酸作用而很快消耗掉。

    （6）在半微量法中，在发生水蒸气的圆底烧瓶中加甲基红指示液数滴，加稀硫酸使成酸性，是为防止水中含有氨等挥发性碱性物质随水蒸气带入蒸馏器中，从而进入吸收液影响结果。注意一定不能使用盐酸等挥发性酸调酸性，防止挥发性酸进入蒸馏器内中和碱液，或进入吸收液影响结果。

    （7）安装时，圆底烧瓶的蒸气出口应低于蒸馏器的蒸气入口，使蒸气带起的小水滴再回流到圆底烧瓶中，防止进入蒸馏器的夹层中降低蒸馏温度。

    （8）圆底烧瓶中加玻璃珠或沸石数粒，以防止产生爆沸现象。

    （9）蒸馏开始不可太快，以免蒸出的氨未及吸收而逸失。

    （10）加热的火力应稳定，不能忽大忽小，否则会发生倒吸现象。

    （11）蒸馏至规定接受体积时，先将冷凝管**提出液面，使蒸气冲洗约1分钟，用水淋洗**后，再停止蒸馏。

    （12）本法应同时作空白试验，并将滴定的结果用空白试验校正。

（三）滴定

    然后用硫酸滴定液直接滴定，其反应式为：

   2NH₄BO₂＋H₂SO₄＋2H₂O→(NH₄)₂SO₄＋2H₃BO₃

    在这里H₃BO₃起着固定氨的作用。由于H₃BO₃的酸性极弱，它的存在并不干扰滴定。

四、不需有机破坏的含氮**

    某些含氮**（如吡拉西坦中含有酰胺结构），可直接加入氢氧化钠，加热水解生成低级胺、氨，蒸馏出来，用硼酸溶液吸收，以硫酸滴定液滴定。

五、注意事项

    1.供试品取量应适宜，常量法约相当于含氮量25～30mg，半微量法约相当于含氮量1～2mg，供试品取量太多或太少，都将影响测定结果。

    2.取用的供试品如在0.1g以上时，应适当增加硫酸的用量，使消解作用完全，并相应地增加40%氢氧化钠溶液的用量。

    3.样品裂解时，用直火加热时间不可过长，加入硫酸盐的量不可过多，以防硫酸铵分解。

    4.因强酸、强碱中和时会发生大量的热，使氨逸出损失。中和时应沿器壁缓慢地加入足够的碱液，使酸液和碱液分成两液层。全部装置安装好后再混合。

    5.蒸馏时加入锌粒或沸石为助沸止爆剂，防止强碱过热后产生爆沸。

    6.冷凝管的**应插入吸收液面下2/3处，使吸收完全，防止倒吸现象。

    7.蒸馏开始不可太快，以免蒸出的氨未及吸收而逸失。

    8.蒸馏结束时，先将冷凝管**提出液面，以免液体回吸。

六、使用范围

    有机含氮化合物都可用本法测其含量。根据含氮量的高低可分为常量法和半微量法。

七、允许差

    本法的相对偏差不得超过1%。