Визначення амонійних солей. Непрямі способи титрування.

Під час розчинення харчових продуктів у концентрованій H₂SO₄ («мокра мінералізація») білки, які містять аміногрупи, утворюють відповідну кількість іонів амонію. Визначення іонів амонію дає змогу оцінити загальний вміст білків у харчових продуктах.

Солі амонію – солі слабких основ – можна титрувати сильними основами:

NH₄Cl + NaOH = NaCl + NH₄OH,

при цьому рН у точці еквівалентності визначає слабка основа (11)

рНNH₄OH=14–(½pKNH₄OH – ½lg CNH₄OH)=14 – (½4,75 – ½lg 0,1)=14–2,88 = 11,12.

А рН 0,1 М розчину NaOH, яким титрують, становить 13. Як було зазначено вище, якщо рН точки еквівалентності значно вище 10, точне титрування з кольоровими індикаторами стає неможливим – у даному випадку між рН 11,12 і 13 стрибок рН настільки малий, що у ньому не розміщується інтервал переходу навіть найкраще підібраного індикатора. Саме тому солі амонію визначають, використовуючи непрямі способи титрування: метод заміщення і метод титрування залишку.

3.1.4.1.Метод заміщення полягає у тому, що перед титруванням основним реактивом (NaOH з бюретки) у колбу для титрування додають додатковий реактив (надлишок, без точного вимірювання). Цей реактив з речовиною, яку не можна кількісно відтитрувати, утворює еквівалентну кількість речовини, яка кількісно титрується – відбувається реакція заміщення однієї речовини іншою. Аліквотну частину розчину, де треба визначити сіль амонію, змішують з формаліном (розчином формальдегіду), який зв’язує іони амонію у гексаметилентетрамін, а у розчині залишається еквівалентна іонам амонію кількість сильної кислоти:

4 NH₄Cl + 6 HCOH = (CH₂)₆N₄ + 4 HCl + 6 H₂O,

або у іонному вигляді:

4 NH₄⁺ + 6 HCOH = (CH₂)₆N₄ + 4 H⁺ + 6 H₂O.

Сильну кислоту титрують розчином NaOH з бюретки:

НСІ + NaOH = NaСІ + Н₂О.

При цьому кількість NaOH еквівалентна кількості кислоти, а, значить, і кількості іонів амонію. Закон еквівалентів для методу заміщення можна записати (CV)NH₄Cl = (CV)HCl = (CV)NaOH,

щоб перевести кількість еквівалентів у грами, множимо на еквівалент тієї речовини, яка потрібна у грамах (див. формули 5 і 7).

Як індикатор треба взяти фенолфталеїн (рТ 9), тому що саме з ним проводять попередню нейтралізацію домішок форміатної (мурашиної) кислоти, яку завжди містить формалін: НСООН + NaOH = НСООNa +Н₂О.

3.1.4.2.Метод титрування залишку вимагає двох реактивів точної концентрації.

До солі амонію додають точно відміряний піпеткою надлишок розчину NaOH точної концентрації і виконують реакцію видалення аміаку, неможливу при прямому титруванні:

NH₄Cl + NaOH = NaCl + NH₄OH → t⁰ →NaCl + Н₂О + NH₃ ↑,

після цього залишок NaOH титрують розчином НСІ точної концентрації:

NаОН + НСІ → NаСІ + Н₂О.

Закон еквівалентів для методу титрування залишку можна записати так:

NаОН витрачається у реакції спочатку з NH₄Cl, а потім – з НСІ, отже

(CV)NaOH = (CV)NH₄Cl + (CV)HCl, звідки (CV)NH₄Cl = (CV)NaOH – (CV)HCl. Формула (7) перетворюється

Mr(NH₄Cl) ·(CV)NH₄Cl·V_колби Mr(NH₄Cl)·((CV)NaOH – (CV)HCl) ·V_{Х(колби)}

m_x = ------------------------------- = ---------------------------------------------- (7-1)

1000·V_{піпетки} 1000·V_{Х(піпетки)}

Метод К’єльдаля визначення білкового нітрогену складніший, але точніший. Він полягає у тому, що NH₃, який утворює сіль амонію при реакції з великим надлишком NaOH, відганяють з водяною парою у точно відміряну кількість кислоти: NH₃ + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄ + 2H₂O,

а залишок кислоти, що не вступив у реакцію, титрують розчином NaOH:

(CV)H₂SO₄ = (CV)NH₃ + (CV)NaOH, звідки (CV)NH₃ = (CV)H₂SO₄ – (CV)NaOH,

Кількість білкового нітрогену (г):

Mr_N·( (CV)H₂SO₄ – (CV)NaOH)

m_N = ------------------------------------- (7-2)

1000