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Analyschim/319234390.odt jf perrin maj 2006-2011 page 1/4 DOSAGE DE L'AZOTE TOT

Analyschim/319234390.odt jf perrin maj 2006-2011 page 1/4 DOSAGE DE L'AZOTE TOTAL PAR MÉTHODE DE KJELDAHL 1. Principe - L’échantillon est minéralisé en milieu acide sulfurique en présence de cuivre(II) et d’un catalyseur (oxyde de titane). Dans les conditions de minéralisation, l’azote organique est retrouvé sous forme ammonium. - Les ions ammonium sont transformés en ammoniac par passage en milieu alcalin. On entraîne NH3 à la vapeur d’eau et on dose le condensât recueilli par dosage volumétrique acide/base. 1.1 Minéralisation de type Kjeldahl classique (en milieu acide sulfurique) La minéralisation est conduite à ébullition douce en milieu acide sulfurique chargé de sulfate de potassium et en présence de catalyseurs (les plus employés sont le sélénium ou le dioxyde de titane sous forme cristalline anatase mélangés à du sulfate de cuivre. Le sélénium est un métal lourd très toxique qu’il convient aujourd’hui de proscrire. Ces conditions de minéralisation conduisent à : - l’azote organique et (évidemment) les formes NH4+ sont retrouvées sous forme NH4+ . NO2 - et NO3 - ne sont que partiellement réduits en NH4+. Leur réduction totale implique un traitement préalable supplémentaire en milieu acide en présence des réducteurs acide salicylique et thiosulfate de sodium ; le carbone organique est retrouvé sous forme de carbone (noir) puis CO2 ; l'hydrogène et l'oxygène sont combinés en H2O. Au cours de la minéralisation, l'acide sulfurique se décompose partiellement en dioxyde et trioxyde de soufre (SO2 et SO3, gaz toxiques irritants). Il y a ainsi apparition de vapeurs blanchâtres très irritantes. La minéralisation est donc conduite avec un appareillage à aspiration puis traitement des vapeurs avant rejet. Note technique : l'addition de certains sels comme le sulfate de potassium (K2SO4) permet en fait de favoriser la minéralisation en élevant la température d'ébullition du milieu de minéralisation. Pour information : compostion température d’ébullition commentaire Acide sulfurique concentré 330°C Acide sulfurique concentré + K2SO4 50% (p/v) 344°C Acide sulfurique concentré + K2SO4 100% (p/v) 364°C Acide sulfurique concentré + K2SO4 150% (p/v) 383°C Acide sulfurique concentré + K2SO4 200% (p/v) >400°C pertes d’ammoniac ! 1.2 Alcalinisation du milieu minéralisé et entraînement à la vapeur de l’ammoniac formé NH4+ + OH-   NH3 + H2O L'ammoniac (volatil) ainsi formé est entraîné par de la vapeur d'eau (hydrodistillation), les vapeurs, condensées par réfrigération, sont recueillies dans un milieu suffisamment acide. Remarque : le minéralisât est un milieu acide sulfurique concentré. Il est donc nécessaire d'introduire suffisamment de soude pour neutraliser puis alcaliniser et transformer NH4+en NH3. On peut vérifier que le milieu est bien alcalin en ajoutant quelques gouttes de phénolphtaléine à la soude. Alcaliniser un milieu acide concentré présente des risques. Il convient de ne manipuler que si on a été correctement formé à cette action. 1.3 Dosage de l'ammoniac recueilli 1.3.1 Cas du dosage indirect (ou en retour) L'ammoniac est recueilli dans une quantité connue (via la réalisation d’un témoin) et en excès d’une solution d'un acide fort. La fin de l’entraînement de NH3 est estimée en considérant le volume de distillat recueilli ou la durée de l'opération. Le reliquat de protons (du à l’excès d’acide fort) est dosé par une solution titrée d’une base forte. L’indicateur coloré de fin de dosage est le rouge de méthyle qui vire à la goutte près à la fin du dosage du reliquat de protons. Ce type de dosage évite de façon élégante tout risque de pertes en ammoniac distillé. Analyschim/319234390.odt jf perrin maj 2006-2011 page 2/4 1.3.2 Cas du dosage direct L'ammoniac est recueilli dans de l'acide borique en solution à 20 à 40 g/l. En général on utilise 10 mL de solution borique et on recueille le distillat sous un volume de 40 à 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 à 5,4. Vers ces pH, le pouvoir tampon de la solution borique est très faible, elle permet ainsi d’observer le virage d’indicateurs colorés dont la teinte sensible se situe vers pH 5,0 à 5,4, à la goutte près, avec des solutions titrées d’acide fort aussi diluées que 0,02 mol/L en H+. Soit Istat un tel indicateur. Le pK de NH4 +/NH3 est de 9,4. Si on introduit NH3, en large défaut par rapport à l’acide borique, dans une telle solution, on peut donc admettre que la totalité de NH3 se protone sous forme NH4 avec augmentation du pH . On peut alors mesurer le volume de solution titrée d’acide fort nécessaire pour ramener le pH à la teinte de virage d’un indicateur coloré Istat. On a lors nH+ ajouté à la burette pour revenir au virage = nNH3 distillé Les indicateurs usuels utilisés sont : mélange de Tashiro de rouge de méthyle ( ) et de bleu de méthylène( ) en éthanol ( ) mélange vert de bromocrésol (0,1g) et rouge de méthyle (0,02g) en éthanol (100 mL) rouge de méthyle, rouge-jaune, pH 4,2 à 6,2 ; vert de bromocrésol, jaune-bleu, pH 3,8 à 5,4 ; bleu de méthylène : bleu aux pH du dosage. la solution borique pourra ainsi être ajustée à la teinte sensible « gris sale » : - passage du gris au violet, et ce à la goutte près, par ajout d’une solution d’un acide fort. - passage du gris au vert, et ce à la goutte près, par ajout d’une solution d’une base. la solution borique pourra ainsi être ajustée à la teinte sensible « violet » : - passage du violet à l’orange, et ce à la goutte près, par ajout d’une solution d’un acide fort. - passage du violet au vert, et ce à la goutte près, par ajout d’une solution d’une base. Remarque :On peut réaliser le dosage après la distillation ou au fur et à mesure de la distillation. Il est intéressant, surtout pour un dosage au fur et à mesure, d’avoir ajusté au préalable le milieu acide borique de recueil à la teinte sensible de l’indicateur coloré ( donc le gris ou le violet selon celui choisi). Le dosage au fur et à mesure permet ainsi d’apprécier objectivement la fin de la distillation. Il est même possible de travailler en contrôle potentiométrique avec un point de titrage à pH = 5,0. 2. Application au dosage de l’azote total d’un foin Le protocole différera selon l'origine de l'échantillon, sa teneur présumée en azote, et l'appareillage. On propose ici un mode opératoire mettant en œuvre un dosage en retour de l’ammoniac distillé avec suivi potentiométrique et par indicateur coloré. 2.1 Minéralisation d’un échantillon de foin La teneur en N des foins est de l’ordre de 1,5% (m/m). Dans le matras à minéraliser, introduire : environ 0,3 g de foin (pesée exacte) ;  2,7 g de mélange catalytique (200 g de sulfate de potassium pour 6 g de sulfate de cuivre pentahydraté et 6 g de dioxyde de titane) ; 1 bille de verre (sauf si incompatible avec l’appareillage d’entraînement à la vapeur utilisé). 16 mL d'acide sulfurique concentré (danger, il faut connaître les conditions de sécurité avant de manipuler). Verser l'acide lentement et en agitant par rotation douce. Laisser reposer de 2 à quelques heures. Placer le matras sur la rampe de minéralisation. Chauffer d’abord avec précaution jusqu'à disparition des mousses en veillant à ce qu’elles ne montent pas les parois du matras. Porter alors à ébullition douce en veillant à ce que l’acide sulfurique condense bien avant le col du matras. Attendre que le milieu devienne clair (4 heures au maximum). 2.2 Entraînement de NH3 par la vapeur d'eau (distillation) Lorsque la minéralisation est terminée, laisser refroidir le matras et évaluer son volume. Ceci permet de calculer le volume de lessive de NaOH qui sera nécessaire à l’alcalinisation. Ajouter approximativement Analyschim/319234390.odt jf perrin maj 2006-2011 page 3/4 20 mL d’eau. Attention, on verse de l’eau dans une solution sulfurique concentrée ! !. Ne manipuler qu’avec une connaissance parfaite des conditions de sécurité à observer impérativement !! Certains appareillages permettent cette opération sur l’appareil de distillation et la rende ainsi moins dangereuse. Ce n’est malheureusement pas le cas avec l’appareillage disponible. Installer alors sur l’appareillage de distillation. Mettre en place la fiole de recueil du distillat de façon à ce que l’extrémité du condenseur plonge dans la solution de recueil. Ajouter le volume de lessive de NaOH nécessaire à l’alcalinisation. Opérer l'entraînement à la vapeur. Distiller environ 40 mL ou 3 minutes et rincer l’extrémité du condenseur puis procéder au dosage volumétrique. 2.3 Dosage volumétrique final protocole dosage en retour (suivi indicateur coloré de pH) Cas avec suivi pH-métrique  Placer U = 20,00 mL de solution d’acide sulfurique étalonnée titrant environ 0,03 mol/L dans la fiole de recueil du distillat.  Idem  Après la distillation, ajouter quelques gouttes d’indicateur de Tashiro ou tout simplement de rouge de méthyle  Idem  Titrer par une solution de NaOH environ 0,06 mol/L (chute de burette Ve) jusqu’au virage à la goutte près.  Suivre le dosage au pH-mètre. Titrer avec la solution de NaOH jusqu’au volume uploads/Geographie/ tp-kjeldahl-nproteiq-odt.pdf