Valoracion Por Retroceso Quimica Analytical Essay

10oct/12

METODO KJELDAHL / KJELDAHL METHOD

El método Kjeldahl se utiliza en química analítica para la determinación del contenido de nitrógeno en muestras orgánicas lo cual es de gran interés en ámbitos de tanta transcendencia hoy en día como son el alimentario y el medioambiental.

APLICACIONES
Desde 1883 en que John Kjeldahl presentó sus trabajos, su método ha ganado una gran aceptación y se aplica en una amplia variedad de trabajos para los análisis de alimentos, bebidas, piensos, grano, carnes, aguas residuales, suelos para cultivos y otros. Hoy por hoy es el método más usado para el análisis de proteínas y se efectúa mediante la determinación de nitrógeno orgánico. Esto es así porque los diferentes tipos de proteínas coinciden todas ellas en una proporción similar de dicho nitrógeno orgánico. En la mayoría de los casos de utiliza el factor de cálculo siguiente:

Contenido de proteínas = Contenido de nitrógeno orgánico x 6.25

En esta técnica se digieren las proteínas y otros compuestos orgánicos de los alimentos en una mezcla con ácido sulfúrico en presencia de catalizadores. El nitrógeno orgánico total se convierte en sulfato de amonio mediante la digestión. La mezcla resultante se neutraliza con una base y se destila. El destilado se recoge en una solución de ácido bórico. Los aniones de borato así formado se titulan con HCL estandarizado para determinar el nitrógeno contenido en la muestra.

En general, el método Kjeldahl tiene la ventaja de poderse ejecutar mediante equipos no muy sofisticados y puede ser realizado por técnicos poco experimentados.

RECONOCIMIENTOS

El método Kjeldahl ha sido reconocido oficialmente por un gran número de entidades oficiales y asociaciones como por ejemplo: la AOAC Internacional, EPA, AACC, AOCS, ISO, USDA y otras.

PROCEDIMIENTO

El método consta de tres etapas: DIGESTIÓN – DESTILACIÓN – TITULACIÓN.

En la DIGESTIÓN se produce la descomposición del nitrógeno que contienen las muestras orgánicas utilizando una solución de ácido concentrado. Esto se obtiene haciendo hervir la muestra en una concentración de ácido sulfúrico. El resultado es una solución de sulfato de amonio.

En la etapa de DESTILACIÓN se libera amoniaco, el cual es retenido en una solución con una cantidad conocida de ácido bórico. Inicialmente se realiza una destilación con vapor por el método de arrastre de vapor de agua, mediante la cual acelera la obtención del destilado.

Al final, se utiliza la TITULACIÓN para valorar finalmente la cantidad de amonio presente en la muestra destilada.

REACCIONES LLEVADAS A CABO EN EL MÉTODO DE KJELDAHL

DIGESTIÓN

catalizadores→
(1) n - C -NH2 + mH2SO4 → CO2 + (NH4)2 SO4 + SO2
proteína                         calor→

NEUTRALIZACIÓN Y DESTILACIÓN

(2) (NH4)2SO4 + 2 NaOH → 2NH3 + Na2SO4+ 2H2O
(3) NH3 + H3BO3 (ácido bórico) → NH4 + H2BO3- (ión borato)

TITULACIÓN

El anión borato (proporcional a la cantidad de nitrógeno) es titulado con HCl (o H2SO4) estandarizado:

(4) H2BO3- + H+ → H3BO3

EQUIPOS DE LABORATORIO

Desde hace unos años, se vienen desarrollando nuevos equipos y perfeccionado las tecnologías para ejecutar estas técnicas analíticas.

J.P. Selecta, consciente de estas necesidades de los laboratorios ha dedicado un considerable esfuerzo en poner en el mercado una renovada gama de equipos lo más completa posible con el fin de facilitar la labor de desarrollar el método Kjeldahl con la rapidez, la precisión y la reproducibilidad de resultados.

Los equipos para la determinación del nitrógeno orgánico están compuestos por tres elementos básicos:

- Unidad de digestión Bloc-Digest.
- Útiles de manipulación (Macro o Micro).
- El destilador Pro-Nitro M, “Pro-Nitro S” (semiautomático) Y “Pro-Nitro A” (automático)

Recientemente se ha incorporado el sistema automático Auto Digest 20 el cual optimiza la rapidez y la fiabilidad a los profesionales de laboratorio.

PROCESO DE DIGESTIÓN

Una serie de condiciones interrelacionadas en el proceso de digestión determinan la velocidad de la reacción y de la descomposición de nitrógeno en sulfato de amonio, como son la cantidad de calor transferida, la cantidad de sales para elevar la temperatura de ebullición del ácido, el catalizador empleado y el tiempo de la digestión. El ajuste de cualquiera de estos parámetros tiene influencia sobre el resto. Hay estudios que determinan los parámetros para obtener las condiciones óptimas dependiendo de la matriz de las muestras. Por ejemplo, la cantidad de ácido necesario varía dependiendo de la grasa que contiene la muestra. A más grasa, más ácido se requiere. También varía con el tiempo de la digestión. A mayor tiempo, más ácido perdido por evaporación.

El tiempo de digestión debe determinarse dependiendo de la cantidad de recuperación mediante la utilización de muestras de matriz conocida.

La adición de sales es útil para elevar la temperatura de ebullición del H2SO4. Dependiendo del tipo de sales empleadas, la temperatura puede pasar de ser de 330ºC estando el ácido sulfúrico sólo, a una de 400ºC, con lo que se acelera el ritmo de la descomposición y se acorta el tiempo de la digestión de forma considerable.

Para realizar la digestión, suele utilizarse un bloque calefactor construido en aluminio, rodeado de una gruesa capa de aislante térmico y montado en una estructura de acero inoxidable. Hay distintos tamaños de bloque para 6, 12 y 20 muestras. El elemento calefactor es una resistencia eléctrica de alta potencia la cual se controla desde un equipo electrónico que incorpora un microprocesador el cual permite al usuario elegir y memorizar varios programas de trabajo con rampas y tiempos totalmente programables. Dicha capacidad de programación consigue optimizar las digestiones de acuerdo con el material empleado.

LA DIGESTIÓN SE REALIZA EN TRES PASOS

  1. En función del contenido de agua de la muestra, empezar la digestión evaporando agua a 150ºC entre 15 y 30 minutos.
  2. Realizar un segundo paso entre 270 y 300ºC con una duración de entre 15 y 30 minutos con el fin de reducir la producción de humos blancos.
  3. Continuar la digestión a 400ºC entre 60 y 90 minutos.

Kjeldahl method is used in analytical chemistry for the determination of nitrogen content in organic samples which is of great interest in areas such important today as food and environmental.

APPLICATIONS
Since 1883 when John Kjeldahl presented his work, his method has gained wide acceptance and is applied in a wide variety of jobs for food analysis of food, drinks, feed, grain, meat, wastewater, soils for crops and others. Today is the most widely used method for protein analysis and is performed by determining organic nitrogen. This is because different types of proteins coincide all in a similar proportion of such organic nitrogen. In most cases the following calculation factor is used:

Protein content = organic nitrogen content x 6.25

In this technique, proteins and other organic compounds in a food mixture are digested with sulfuric acid in the presence of catalysts. The total organic nitrogen is converted into ammonium sulfate through the digestion. The resulting mixture is neutralized with a base and distilled. The distillate is collected in a solution of boric acid. Borate anions thus formed are titrated with standardized HCL to determine the nitrogen content in the sample.

Generally, the Kjeldahl method has the advantage of being running by unsophisticated equipments and can be performed by less experienced technicians.

ACKNOWLEDGEMENTS

The Kjeldahl method has been officially recognized by a large number of government agencies and associations such as: the International AOAC, EPA, AACC, AOCS, ISO, USDA and others.

PROCEDURE

The method consists of three stages: DIGESTION - DISTILLATION - TITRATION.

DIGESTION occurs in the nitrogen decomposition contained in organic samples by using a concentrated acid solution. This is obtained by boiling the sample in a sulfuric acid concentration. The result is an ammonium sulfate solution.

Ammonia is liberated in the DISTILLATION stage, which is retained in a solution with a known amount of boric acid. Initially a steam distillation is performed by the water steam distillation method, by which distillation obtainment is accelerated.

TITRATION is used in the end to finally assess the amount of ammonium present in the distilled sample.

REACTIONS CARRIED OUT IN THE KJELDAHL METHOD

DIGESTION

catalysts→
(1) n - C -NH2 + mH2SO4 → CO2 + (NH4)2 SO4 + SO2
protein heat→

NEUTRALIZATION AND DISTILLATION

(2) (NH4)2SO4 + 2 NaOH → 2NH3 + Na2SO4+ 2H2O
(3) NH3 + H3BO3 (boric acid) → NH4 + H2BO3- (borate ions)

TITRATION

The borate anion (proportional to the amount of nitrogen) is titrated with standardized HCl (or H2SO4):

(4) H2BO3- + H+ → H3BO3

LABORATORY EQUIPMENTS

In recent years, new equipments are being developed and improving technologies to implement these analytical techniques.

J.P. Selecta, aware of these laboratories’ needs, has devoted a considerable effort to put on the market a new range of equipments, as complete as possible, in order to help the work of developing the Kjeldahl method with the speed, accuracy and reproducibility of results.

The equipments for organic nitrogen determination are composed of three basic elements:

- Bloc-Digest digestion unit.
- Tools for handling (Macro or Micro).
- Pro-Nitro “M”, Pro-Nitro “S” (semiautomatic) and Pro-Nitro “A” (automatic) distillers.

Recently, the new automatic system Auto Digest 20 has been added, which optimizes speed and reliability of laboratory professionals.

DIGESTION PROCESS

A number of interrelated conditions in the digestion process determine the speed of reaction and the decomposition of nitrogen into ammonium sulfate, such as the amount of heat transferred, the quantity of salts to raise the acid boiling temperature, the catalyst employed and the time of digestion. Adjustment of any of these parameters influences the rest. There are studies to determine the parameters needed to obtain optimum conditions depending on the samples matrix. For example, the amount of acid required varies depending on the fat present in the sample. The more quantity of fat, the more acid is required. It also varies with the time of digestion. The longer time, the more acid lost by evaporation.

Digestion time should be determined depending on the amount of recovery by using known matrix samples.

Salts addition is helpful to raise the boiling temperature of H2SO4. Depending on the kind of salts used, the temperature may go from 330°C being just the sulfuric acid, to a one of 400°C, thereby accelerating the rate of decomposition and considerably shortening the digestion time.

To perform digestion, a heating block made ​​of aluminium is normally used, surrounded by a thick layer of thermal insulation and assembled on a stainless steel frame. There are different block sizes for 6, 12 and 20 samples. The heating element is a high electrical resistance which is controlled by an electronic device incorporating a microprocessor which allows the user to choose and memorize several programs working with fully programmable ramps and times. Such programming capability optimizes digestions according to the material used.

DIGESTION IS PERFORMED IN THREE STEPS

  1. Depending on the sample water content, begin the digestion by evaporating the water at 150°C during 15 and 30 minutes.
  2. Perform a second step between 270 and 300°C within a period of 15 to 30 minutes in order to reduce the production of white fumes.
  3. Continue the digestion at 400ºC during 60 and 90 minutes.

Control Visual: El resultado es un líquido transparente nítido con coloración azul claro, verde o amarillo dependiendo del catalizador utilizado. No deben quedar restos negros adheridos a la pared de tubo.

ALGUNOS EJEMPLOS DE PROGRAMACIÓN:

Queso o carne:
Paso 1: 150ºC / 30’  Paso 2 : 270ºC / 30’  Paso 3: 400ºC / 90’

Cereales:
Paso 1: 150ºC / 15’  Paso 2 : 300ºC / 15’  Paso 3: 400ºC / 60’

LOS EQUIPOS DE J.P. SELECTA MÁS INDICADOS PARA EFECTUAR EL PROCESO DE DIGESTIÓN SON LOS SIGUIENTES: UNIDAD DE DIGESTIÓN “BLOC-DIGEST”

Características:

  • Menor manipulación de las muestras.
  • Calentamiento uniforme del bloque de aluminio.
  • Rango de temperatura de 45 a 450 ºC.
  • Memoria para 20 programas de 4 pasos.
  • Tiempo máximo por paso: 600 minutos.
  • Indicación acústica de fin de programa de digestión.
  • Dos gradientes de temperatura seleccionables: Kjeldahl / D.Q.O.
  • Alarma de rotura del sensor de temperatura.
  • Control independiente de temperatura.
  • Conexión serie RS-232 bidireccional para registro de temperaturas y edición del programa de digestión con el RAT conectado a un ordenador.

Se incluye en la unidad de digestión un CD con el Software. El software, facilita la edición de programas de digestión y permite realizar un seguimiento y registro de la temperatura del digestor.

Visual Control: The result is a clear transparent liquid with light blue colour, green or yellow depending on the catalyst used. No black residues should remain attached to the tube wall.

SOME EXAMPLES OF PROGRAMMING:

Cheese or meat:
Step 1: 150ºC / 30’ Step 2 : 270ºC / 30’ Step 3: 400ºC / 90’

Cereals:
Step 1: 150ºC / 15’ Step 2 : 300ºC / 15’ Step 3: 400ºC / 60’

J.P. SELECTA’S EQUIPMENTS MOST SUITABLE FOR THE DIGESTION PROCESS ARE THE FOLLOWING: “BLOC-DIGEST” DIGESTION UNIT

FEATURES:

  • Temperature independent control.
  • Bidirectional serial RS-232 connection for temperature recording and digestion program edition with RAT connected to a computer.
  • A software CD is included in the digestion unit.
  • Less sample handling.
  • Uniform heating of the aluminium block.
  • Temperature range from 45 to 450°C.
  • 4 steps memory for 20 programs.
  • Maximum time per step: 600 minutes.
  • Acoustic indication for end of digestion program.
  • Two selectable temperature gradients: Kjeldahl / D.Q.O.
  • Alarm for temperature sensor breakage.
  • Independent temperature control.
  • Bidirectional RS-232 serial connection for temperature recording and digestion program edition with RAT connected to a computer.

A software CD is included in the digestion unit. The software facilitates the digestion editing programs and allows you to track and record the digestor temperature.

SISTEMA DE EXTRACCIÓN Y NEUTRALIZACIÓN DE GASES

Especialmente diseñado para absorber y neutralizar los gases ácidos generados en los procesos de digestión Kjeldahl.

Está formado por una unidad “Scrubber” que bloquea el paso y neutraliza las condensaciones ácidas, y una bomba de recirculación de agua que proporciona un gran caudal de vacío para la aspiración de los gases.

Es imprescindible intercalar la unidad “Scrubber” con la solución neutralizadora entre el digestor y la bomba de recirculación.

EXTRACTION SYSTEM AND GAS NEUTRALIZATION

Specially designed to absorb and neutralize acid gases generated in Kjeldahl digestion processes.

It consists of a "Scrubber" unit that blocks and neutralizes the acidic condensations, and a recirculating water pump that provides a great volume of vacuum for gases suction.

It is essential to place the "Scrubber" unit with the neutralizing solution between the digester and the recirculation pump.

EQUIPO AUTOMÁTICO PARA LA DIGESTIÓN AUTO DIGEST 20

El equipo efectúa el proceso de digestión de forma totalmente automática, con elevación y descenso del rack portamuestras.

Aparato con estructura metálica con soporte de muestras automático esmaltado en epoxi. Gradilla con soporte portatubos compuesta de una plancha especial en dur-al tratado químicamente.

Características:

  • Manipulación automática de las muestras.
  • Calentamiento uniforme.
  • Unidad automática de control con capacidad para 20 programas de temperatura, tiempo, elevación de muestras una vez finalizada la digestión y marcha/paro del “Scrubber”. Salida RS-232 para registro de temperatura y programación de la digestión desde ordenador.
  • Sistema colector de gases que permite ser utilizado sin cabinas extractoras.

Se suministra completo compuesto de:

  • 1 bloque metálico calefactor de 20 plazas.
  • 1 sistema de elevación automático de las muestras.
  • 1 programador “Rat-2” de procesos tiempo/temperatura.
  • 1 gradilla con soporte portatubos.
  • 1 colector de humos.
  • 20 tubos para digestión de 250 ml de capacidad.

AUTO DIGEST 20 AUTOMATIC EQUIPMENT FOR DIGESTION

The equipment carries out the digestion process fully automated, with rise and fall of the rack holder.

Equipment with metallic structure and automatic sample holder epoxy covered. Tube support rack made ​​of a special dur-al plate chemically treated.

Features:

  • Automatic sample manipulation.
  • Uniform heating.
  • Control automatic control for up to 20 programs of temperature, time, and sample’s elevation after digestion and start/stop of the "Scrubber".
  • RS-232 port for temperature recording and digestion programming from computer.
  • Gas collection system which could be used without extracting cabinets.

It is completely supplied with:

  • 1 metal heating block of 20 positions.
  • 1 automatic lifting system for samples.
  • 1 “Rat-2” programmer for time/temperature processes.
  • 1 tube support rack.
  • 1 gas collector.
  • 20 digestion tubes of 250 ml capacity.

PROCESO DE DESTILACIÓN

El producto de la digestión suele ser diluido con agua libre de amoniaco para minimizar los efectos de las mezclas que contienen altas proporciones acido/sales.

La mayor parte del NH3 es destilado y atrapado en la solución ácida durante los primeros 5 a 10 minutos de ebullición, pero dependiendo del volumen de la mezcla de la digestión y del método seguido entre 20 y 140ml de condensado puede ser recogido para obtener una completa recolección del nitrógeno. A veces se requiere alargar la destilación, lo cual produce mayor cantidad de agua pero esto no hace variar los resultados a la hora de hacer la valoración.

La velocidad de la destilación varía con la capacidad de enfriamiento del condensador y con la capacidad de generar calor del calefactor. El sistema de calentar por arrastre de vapor de agua acelera la obtención del destilado. Utilizando una solución receptora a base de ácido bórico no se necesita dosificar con precisión, ya que la titulación mide exactamente la cantidad de amoniaco neutralizando a 1:1 el complejo formado por el amoniaco y el ácido bórico. De hecho, se puede añadir bastante bórico con el fin de asegurar la completa absorción del amoníaco.

La solución receptora debe permanecer a 45ºC para evitar la pérdida de amoniaco.

LOS EQUIPOS DE J.P. SELECTA MÁS INDICADOS PARA EL PROCESO DE DESTILACIÓN SON LOS SIGUIENTES: DESTILADOR Kjeldahl “PRONITRO M” Y “PRONITRO S”

El Pronitro M es un Kjeldahl con un grado de automatización que proporciona una operación sencilla y segura. Adecuado para un laboratorio con un volumen de muestras pequeño o medio.

Características:

  • Unidad de destilación por arrastre de vapor.
  • Generador de vapor compacto con termostato de seguridad de sobretemperatura y presostato de protección contra sobrepresión.
  • Puerta de seguridad para impedir la destilación con la puerta abierta.
  • Detección de presencia del tubo de digestión/destilación. Este dispositivo impide la dosificación de NaOH si no hay tubo.
  • Adaptador universal para tubos de digestión/destilación MACRO (Ø 42 mm) y MICRO (Ø 26 mm).
  • Los depósitos de H2O y NaOH se alojan en el interior del equipo, lo que ahorra espacio en el laboratorio.
  • Bastidor de acero inoxidable y frontal de plástico ABS.
  • Kit de adaptación a valorador automático.

Especificaciones:

  • Rango de medición: de 0,2 a 200 mg de Nitrógeno Kjeldahl.
  • Tiempo de destilación programable.
  • Recuperación de Nitrógeno: > 99,5%.
  • Velocidad de destilación: de 35 a 40 ml/minuto.
  • Duración típica de una destilación: de 7 a 10 minutos.
  • Consumo de agua de refrigeración: de 80 a 100 litros/h.
  • Consumo de agua del generador de vapor: 2,5 litros/h.
  • Capacidad del depósito de agua para el generador de vapor: 6 litros.
  • Capacidad del depósito de NaOH: 2 litros.

DISTILLATION PROCESS

The digestion product is usually diluted with ammonia-free water to minimize the effects of mixtures containing high proportions of acid / salts.

Most of the NH3 is distilled and caught in the acidic solution during the first 5 to 10 minutes of boiling, but depending on the volume of digestion mixture and on the method followed, from 20 to 140ml of condensate can be collected to obtain a complete nitrogen collection. Sometimes distillation is required to be extended, which produces more water but this does not alter the results when making the titration.

The distillation speed varies with the condenser cooling capacity and with the capacity of generating heat from the heater. The system of heating by water steam accelerates the obtaining of distillation. Using a recipient solution made of boric acid, dosing is not required with accuracy, as titration measures exactly the amount of ammonia by neutralizing 1:1 the complex formed by ammonia and boric acid. In fact, quite boric can be added to ensure the complete absorption of ammonia.

The reception solution must remain at 45°C to avoid loss of ammonia.

J.P. SELECTA’S EQUIPMENTS MOST SUITABLE FOR THE DISTILLATION PROCESS ARE THE FOLLOWING:PRONITRO “M” AND PRONITRO “S” KJELDAHL DISTILLER

Pronitro M is a Kjeldahl with an automation level that provides a simple and safety operation. It is suitable for a laboratory with a small or medium samples volume.

Features:

  • Steam distillation unit.
  • Compact steam generator with safety overtemperature thermostat and overpressure protection pressure switch.
  • Safety door that avoid distillation with door open.
  • Presence detection of digestion/distillation tube. This device avoids NaOH dosing if there’s no tube.
  • Universal adapter for digestion/distillation tubes MACRO (Ø 42 mm) and MICRO (Ø 26 mm).
  • H2O and NaOH reservoirs are placed inside the equipment, which saves space in the laboratory.
  • Stainless steel case and ABS plastic front.
  • Automatic titration adapter kit.

Specifications:

  • Measuring range: from 0,2 to 200 mg of Kjeldahl nitrogen.
  • Programmable distillation time.
  • Nitrogen recovery: > 99,5%
  • Distillation speed: from 35 to 40 ml/minute.
  • Typical distillation time: from 7 to 10 minutes.
  • Water consumption rate: from 80 to 100 litres/h.
  • Steam generator water consumption: 2,5 litres/h.
  • Water reservoir capacity for steam generator: 6 litres.
  • NaOH reservoir capacity: 2 litres.

PROCESO DE VALORACIÓN

El ácido bórico captura el gas de amoníaco y forma un complejo amoníaco-bórico. Cuando el amoníaco es capturado el color de la solución receptora cambia. Se procede de la siguiente forma:

• Valorar el destilado con HCl ó H2SO4 hasta el cambio de color. (punto final: pH 4.65)
Moles de HCl = Moles de NH3 = Moles de N en la muestra
Moles de H2SO4= 2Moles de NH3 = 2Moles de N en la muestra

De hecho, se pueden utilizar diferentes indicadores para obtener un viraje lo más limpio y pronunciado. Si se hace difícil detectar el punto de viraje, puede ser útil utilizar una solución de referencia de blanco.

CÁLCULOS

Al hacer los cálculos hay que tener en cuenta la solución receptora y los factores de dilución utilizados en proceso de destilación. Se pueden tomar referencias en los métodos de referencia publicados.

• Realizar el cálculo:

mg N = N x V x 14

Donde:

N = Normalidad del ácido de valoración
V = Volumen de ácido consumido
14 = Peso atómico del nitrógeno.

• Para pasar a contenido de proteínas corregir por el factor adecuado según la naturaleza de la muestra. (6.25 por defecto)
• Periódicamente realizar un ensayo en blanco y restarlo del resultado.

% Proteins = P2/P0 x 100 x F

Donde:

P2: Nitrógeno (mg).
P0: Peso de la muestra (mg).
F: Factor proteínico.
(6.25 por defecto)


J.P. SELECTA DISPONE DEL ANALIZADOR “PRONITRO A” EL CUAL REALIZA LA DESTILACIÓN Y LA VALORACIÓN.

DESTILADOR KJELDAHL AUTOMÁTICO “PRONITRO A”

Destilador Kjeldahl completamente automático con sistema de valoración «On-line» (Valoración en tiempo real). Para un análisis, sistemático, de gran precisión, con mínima intervención del personal, sencillo y seguro. Adecuado para un laboratorio con un volumen de muestras mediano o grande.

El destilador Kjeldahl «PRO-NITRO A» valora el destilado al mismo tiempo que éste se obtiene (Valoración «On-Line), por lo que la destilación y la valoración se convierten en una sola operación, acortando, drásticamente el tiempo por análisis realizado.

Este tipo de valoración ofrece otra ventaja adicional: detecta el punto en que la muestra ya no desprende más Nitrógeno, ésta propiedad es aprovechada para detener la destilación en el momento adecuado asegurando, así, que el tiempo de destilación es siempre el óptimo para obtener una máxima recuperación de Nitrógeno y no prolongar la destilación más tiempo del necesario.

La valoración por colorimetría es aceptada por la AOAC y no necesita ninguna calibración periódica.

Características:

  • Unidad de destilación por arrastre de vapor.
  • Con valorador automático «On-line» por colorimetría.
  • Generador de vapor compacto con termostato de seguridad de sobretemperatura y presostato de protección contra sobrepresión.
  • Puerta de seguridad que impide la destilación con la puerta abierta.
  • Detección de presencia de tubo de digestión/destilación. Este dispositivo impide la dosificación de NaOH si no hay tubo.
  • Adaptador universal para tubos de digestión/destilación MACRO (Ø 42 mm) y MICRO (Ø 26 mm).
  • Ahorro de espacio en el laboratorio: Los depósitos de H2O y NaOH, ácido Bórico y HCl se alojan en el interior del equipo.Sistema de vaciado del tubo de digestión/destilación y del colector.
  • Paro de la destilación automático.
  • Display LCD de 20 x 4 caracteres de gran tamaño.
  • Salida RS-232 para imprimir los resultados.
  • Bastidor de acero inoxidable y frontal de plástico ABS.

Especificaciones:

  • Rango de medición: de 0.2 a 200 mg Nitrógeno.
  • Recuperación de Nitrógeno: > 99,5%.
  • Velocidad de destilación: de 35 a 40 ml/minuto.
  • Consumo de agua de refrigeración: de 80 a 100 litros/h.
  • Consumo de agua del generador de vapor: 2,5 litros/h.
  • Capacidad del depósito de agua para el generador de vapor: 6 litros.
  • Capacidad del depósito de NaOH: 2 litros.
  • Capacidad del depósito de ácido Bórico: 2 litros.
  • Capacidad del depósito de reactivo de valoración: 2 litros.
  • Precisión del valorador: 1,5%.
  • Dosis mínima del valorador: 0,01 ml.

TITRATION PROCESS

Boric acid captures ammonia gas and forms a boric ammonia complex. When ammonia is captured, colour of the recipient solution changes. Proceed as follows:

• Titrate the distillate with HCl or H2SO4 till colour changes. (End point: pH 4.65)
HCl moles = NH3 moles= N moles in the sample
H2SO4 moles = 2 NH3 moles = 2 N moles in the sample

Actually, different indicators can be used to get a turn as clean and sharp as possible. If it becomes difficult to detect the turning point, it may be useful to use a white reference solution.

CALCULATIONS

When making calculations, we must take into account the recipient solution and the dilution factors used in the distillation process. References may be taken in the published reference methods.

• Make the calculation:

mg N = N x V x 14

Where:

N = Titration acid normality.
V = Consumed acid volume.
14 = Nitrogen atomic weight.

• To switch to protein content correct it by the appropriate factor depending on the nature of the sample (6.25 by default).
• Periodically perform a blank test and subtract it from the result.

% Proteins = P2/P0 x 100 x F

Where:

P2: Nitrogen (mg).
P0: Sample weight (mg).
F: Protein factor.
(6.25 by default)

J.P. SELECTA HAS PRONITRO “A” ANALYZERS WHICH PERFORMS DISTILLATION AND TITRATION.
AUTOMATIC KJELDAHL DISTILLER PRONITRO “A”

Kjeldahl distiller is fully automatic and with a titration system "on-line" (real-time titration). Equipment for a systematic analysis, highly accurate, and with minimal staff, easy and safe. Suitable for laboratory with medium or large sample volume.

Kjeldahl distiller PRO-NITRO “A” titrates distillation while it is obtained (“On-Line” titration), and therefore distillation and titration become a single operation, drastically shortening analysis time.

This type of titration provides an additional advantage: it detects the point at which the sample no longer produces nitrogen, this property is used for stopping distillation at the right moment and thus ensuring that the distillation time is always optimal for a maximum nitrogen recovery and extend distillation no longer than necessary.

The colorimetric evaluation is accepted by the AOAC and needs no periodic calibration.

Features:

  • Steam distillation unit.
  • Automatic «On-line» colorimetric evaluation.
  • Steam generator with overtemperature safety thermostat and overpressure protection pressure switch.
  • Safety door that prevents distillation with door open.
  • Presence detection of digestion/distillation tube. This device avoids NaOH dosing if there’s no tube.
  • Universal adapter for digestion/distillation tubes MACRO (Ø 42 mm) and MICRO (Ø 26 mm).
  • H2O and NaOH, boric acid and HCl reservoirs are placed inside the equipment, which saves space in the laboratory.
  • Drain system of digestion /distillation tube and collector.
  • Automatic distillation stop.
  • Large LCD display of 20 x 4 characters.
  • RS-232 output to print the results.
  • Stainless steel case and ABS plastic front.

Specifications:

  • Measuring range: from 0,2 to 200 mg nitrogen.
  • Nitrogen recovery: > 99,5%.
  • Distillation speed: from 35 to 40 ml/minute.
  • Water consumption rate: from 80 to 100 litres/h.
  • Steam generator water consumption: 2,5 litres/h.
  • Water reservoir capacity for steam generator: 6 litres.
  • NaOH reservoir capacity: 2 litres.
  • Boric acid reservoir capacity: 2 litres.
  • Tritant reservoir capacity: 2 litres.
  • Titrator accuracy: 1,5%.
  • Titrator minimum dose: 0,01 ml.

EJEMPLO PRÁCTICO

DETERMINACIÓN DE LA PROTEÍNA BRUTA POR EL MÉTODO DE KJELDAHL.

1. Principio:

El método consiste en mineralizar la muestra con ácido sulfúrico concentrado y alcalinizar con hidróxido de sodio. El amoníaco liberado es arrastrado por destilación y recogido sobre ácido bórico. La posterior valoración con ácido clorhídrico permite el cálculo de la cantidad inicialmente presente de proteína en la muestra.

2. Reactivos necesarios:

  • Ácido sulfúrico 96% (d=1.84).
  • NaOH, solución 35% (p/v).
  • Indicador mixto, especial para titulaciones de amoníaco.
  • Catalizador Kjeldahl.
  • Acido bórico al 4% (p/v).
  • HCl 0.25N.
  • Agua destilada.
  • Piedra pómez en granos.

Nota: Es muy importante que todos los reactivos estén totalmente exentos de nitrógeno.

3. Material necesario:

  • Balanza de resolución 0.1 mg.
  • Unidad digestora (Bloc-Digest).
  • Programador de proceso RAT.
  • Colector / Extractor de humos.
  • Destilador Pro-Nitro M o Pro-Nitro A.
  • Bureta para valoración.

4. Digestión:

  • Pesar alrededor de 1 gramo de muestra perfectamente molida y homogeneizada en un papel exento de nitrógeno e introducirlo en un tubo de digestión.
  • Añadir al tubo con muestra 10 g de catalizador Kjeldahl, 25 ml de ácido sulfúrico al 96% (d=1.84), y algunos gránulos de piedra pómez tratada.
  • Colocar los tubos de digestión con la muestras en el Bloc-Digest con el colector de humos funcionando.
  • Realizar la digestión a una temperatura entre 350..420ºC y un tiempo que puede variar entre 1 y 2h.
  • Al finalizar, el líquido obtenido es de un color verde o azul transparente dependiendo del catalizador utilizado.
  • Dejar enfriar la muestra a temperatura ambiente.
  • Evitar la precipitación agitando de vez en cuando.
  • Dosificar lentamente 50 ml de agua destilada en cada tubo muestra. (Tener precaución con la violencia de la reacción).
  • Dejar enfriar la muestra a temperatura ambiente.
  • Si se produce precipitación agitar o calentar ligeramente.

5. Destilación:

Dosificar 50 ml de ácido Bórico en un matraz Erlenmeyer, y algunas gotas de indicador mixto. Colocar el Erlenmeyer en la alargadera del refrigerante teniendo la precaución de que ésta quede sumergida dentro del ácido Bórico.

Una vez colocados el tubo de muestra y el Erlenmeyer con el ácido Bórico, dosificar unos 50ml de NaOH e iniciar la destilación

La destilación debe prolongarse el suficiente tiempo para que se destilen un mínimo de 150 ml, aproximadamente de 5 a 10 minutos.

6. Ensayo en blanco:

Después de la destilación de una muestra realizar un ensayo en blanco, aplicando el método descrito, pero utilizando 5 ml de agua destilada.

7. Valoración:

Valorar con ácido clorhídrico 0.25N el destilado obtenido, hasta que la solución vire de verde a violeta.

Calcular la cantidad de nitrógeno detectado.

% Nitrogen = 14 x (V1-V0) x N / P

% Proteína = % Nitrógeno x F

Siendo:

P = Peso en g de la muestra.
V1 = Volumen de HCl consumido en la valoración. (ml)
N = Normalidad del HCl
V0 = Volumen de HCl consumido en la valoración del blanco. (ml)
F = Factor de conversión para pasar de contenido en nitrógeno a contenido en proteínas. Para la proteína bruta acostumbra a usarse un valor de 6.25. Para mayor exactitud, distinguiendo la calidad de la proteína según la naturaleza de la muestra, pueden emplearse otros factores de conversión.

PRACTICAL EXAMPLE

GROSS PROTEIN DETERMINATION BY KJELDAHL METHOD

1. Principle:

The method consists of mineralizing the sample with a concentrated sulfuric acid and alkalinizing with sodium hydroxide. The ammonia released is carried by distillation and collected on boric acid. Subsequent titration with hydrochloric acid allows calculation of the amount of protein initially present in the sample.

2. Reagents needed:

  • 96% sulfuric acid (d = 1.84).
  • NaOH, 35% solution (w / v).
  • Mixed indicator, especially for ammonia titrations.
  • Catalyst Kjeldahl.
  • 4% boric acid (w / v).
  • 0.25N HCl.
  • Distilled water.
  • Pumice stone in grains.

Note: It is important that all reagents are completely free from nitrogen.

3. Material needed:

  • Resolution balance 0.1 mg.
  • Digestor unit (Bloc-Digest).
  • RAT process programmer.
  • Collector / Extractor fan.
  • Pro-Nitro “M” or Pro-Nitro “A” Distiller.
  • Burette for titration.

4. Digestion:

  • Weigh about 1 gram of sample perfectly ground and homogenized in a nitrogen-free paper and insert it into a digestion tube.
  • Add 10 g of Kjeldahl catalyst, 25 ml of 96% sulfuric acid (d = 1.84), and some pumice granules treated to the sample tube.
  • Place the digestion tubes with the samples in the Bloc-Digest with the flume collector running.
  • Digestion can be performed at a temperature between 350 ... 420°C and at a time which can vary between 1 and 2h.
  • At the end, the resulting liquid is transparent green or blue depending on the catalyst used.
  • Let the sample cool down to room temperature.
  • Avoid precipitation by stirring occasionally.
  • Slowly dose 50 ml of distilled water in each sample tube (be careful of the reaction violence).
  • Let the sample cool down to room temperature.
  • If precipitation occurs, gently stirring or heat.

5. Distillation

Dose 50 ml of boric acid in an Erlenmeyer flask and some drops of mixed indicator. Place the Erlenmeyer flask in the refrigerant extension taking care it has to be submerged in the boric acid.

Once the sample tube and the Erlenmeyer with boric acid are placed, dose 50ml of NaOH and start distillation.

Distillation should be extended long enough to distillate at least 150 ml, approximately from 5 to 10 minutes.

6. Blank test

After distillation of a sample, perform a blank test by using the above described method, but using 5 ml of distilled water.

7. Titration

Titrate the obtained distillate with 0.25N hydrochloric acid until the solution turns from green to violet.

Calculate the amount of nitrogen detected.

% Nitrogen = 14 x (V1-V0) x N / P

% Protein = % Nitrogen x F

Being:

P = Sample weight in g.
V1 = Volume of HCl consumed by titration (ml).
N = HCl normality.
V0 = Volume of HCl consumed by blank titration (ml).
F = Conversion factor to pass from nitrogen content to protein content. For crude protein a value of 6.25 is normally used. For greater accuracy, other conversion factors can be used by distinguishing the protein quality according to the sample nature.

«Valoración química» redirige aquí. Para otras acepciones, véase Titulación.

La valoración o titulación es un método de análisis químicocuantitativo en el laboratorio que se utiliza para determinar la concentración desconocida de un reactivo a partir de un reactivo con concentración conocida. Debido a que las medidas de volumen desempeñan un papel fundamental en las titulaciones, se le conoce también como análisis volumétrico.

Un reactivo llamado “valorante” o “titulador”,[1]​ de volumen y concentración conocida (una solución estándar o solución patrón) se utiliza para que reaccione con una solución del analito,[2]​ de concentración desconocida. Utilizando una bureta calibrada para añadir el valorante es posible determinar la cantidad exacta que se ha consumido cuando se alcanza el punto final. El punto final es el punto en el que finaliza la valoración, y se determina mediante el uso de un indicador. Idealmente es el mismo volumen que en el punto de equivalencia—el número de moles de valorante añadido es igual al número de moles de analito, algún múltiplo del mismo (como en los ácidos polipróticos). En la valoración clásica ácido fuerte-base fuerte, el punto final de la valoración es el punto en el que el pH del reactante es exactamente 7, y a menudo la solución cambia en este momento de color de forma permanente debido a un indicador. Sin embargo, existen muchos tipos diferentes de valoraciones (ver más adelante). Pueden usarse muchos métodos para indicar el punto final de una reacción: a menudo se usan indicadores visuales (cambian de color). En una titulación o valoración ácido-base simple, puede usarse un indicador de pH, como la fenolftaleína, que es normalmente incolora pero adquiere color rosa cuando el pH es igual o mayor que 8,2. Otro ejemplo es el naranja de metilo, de color rojo en medio ácido y amarillo en disoluciones básicas. No todas las titulaciones requieren un indicador. En algunos casos, o bien los reactivos o los productos son fuertemente coloreados y pueden servir como "indicador". Por ejemplo, una titulación o valoración redox que utiliza permanganato de potasio como disolución estándar (rosa/violeta) no requiere indicador porque sufre un cambio de color fácil de detectar pues queda incolora al reducirse el permanganato. Después del punto de equivalencia, hay un exceso de la disolución titulante (permanganato) y persiste un color rosado débil que no desaparece.

Debido a la naturaleza logarítmica de la curva de pH, las transiciones en el punto final son muy rápidas; y entonces, una simple gota puede cambiar el pH de modo muy significativo y provocar un cambio de color en el indicador. Hay una ligera diferencia entre el cambio de color del indicador y el punto de equivalencia de la titulación o valoración. Este error se denomina error del indicador. Por este motivo es aconsejable efectuar determinaciones en blanco con el indicador y restarle el resultado al volumen gastado en la valoración.

Historia y etimología[editar]

La palabra "titulación" viene del vocablo latino titulus, que significa inscripción o título. La palabra francesa titre, del mismo origen, significa rango o grado. La titulación es el procedimiento utilizado para determinar el volumen de una solución que es necesario para reaccionar con una cierta cantidad de otra sustancia. Las relaciones establecidas son equilibrio homogéneo o de neutralización entre iones que se producen al estar en contacto con un ácido o con una base para posteriormente obtener una sal. Una valoración ácido-base(también llamada volumetría ácido-base, titulación ácido-base o valoración de neutralización) es una técnica o procedimiento de análisis cuantitativo muy usada, que permite conocer la concentración desconocida de una disolución de una sustancia que pueda actuar como ácido o base, neutralizándolo con una base o ácido de concentración conocida. Una titulación o valoración es, por definición, la determinación del grado o concentración de una disolución con respecto a agua con pH 7 (que es el pH del H2O pura en condiciones estándar). Los orígenes del análisis volumétrico están en Francia en la química de finales del siglo XVII. François Antoine Henri Descroizilles desarrolló la primera bureta (con aspecto de un cilindro graduado) en 1791. Joseph Louis Gay-Lussac desarrolló una versión mejorada de la bureta que incluía un brazo lateral, y acuñó los términos "pipeta" y "bureta" en un artículo de 1824 sobre la estandarización de disoluciones de índigo. Un gran paso adelante en la metodología y popularización del análisis volumétrico se debe a Karl Friedrich Mohr, que rediseñó la bureta colocando un cierre con pinza y una cánula de vertido en el extremo inferior, y escribió el primer libro sobre su uso, con el título Lehrbuch der chemisch-analytischen Titrirmethode (Manual sobre métodos de titulación en Química Analítica), publicado en 1855.[3]

Preparación de una muestra para titulación o valoración[editar]

En una titulación o valoración, tanto la sustancia patrón como el analito deben estar en fase líquida (o en disolución). Si la muestra no es un líquido o una disolución, debe ser disuelta. Si el analito está muy concentrado en la muestra a analizar, suele diluirse. Aunque la amplia mayoría de las titulaciones se llevan a cabo en disolución acuosa, pueden usarse otros disolventes como ácido acético o etanol con igual finalidad, para determinados análisis. Una cantidad medida de muestra se coloca en un frasco donde se disuelve y se diluye si es necesario. El resultado matemático de la valoración puede calcularse directamente mediante la cantidad de valorante medida. Cuando la muestra ha sido disuelta o diluida previamente a la valoración, la cantidad de disolvente utilizado para disolver o diluir debe ser bien conocida (generalmente es un coeficiente entero) para poder considerarlo en el resultado matemático de la valoración de la muestra original. Muchas valoraciones requieren un cierto control del pH de la reacción. Para ello, se usan disoluciones amortiguadoras añadidas en el frasco de la disolución a analizar para mantener el pH de la solución. En otros casos se debe enmascarar un cierto ion: esto es necesario cuando hay dos reactivos en la muestra que pueden reaccionar con la sustancia patrón y solo queremos valorar uno de ellos, o bien cuando la reacción puede ser inhibida o alterada por la presencia de ese ion. Se procede añadiendo otra disolución a la muestra para enmascarar o secuestrar el ion no deseado, mediante la formación de un enlace débil con él o incluso formando una sustancia insoluble. Algunas reacciones redox pueden requerir calentar la disolución con la muestra y valorar mientras está todavía caliente (para incrementar la velocidad de reacción). Por ejemplo, la oxidación de ciertas soluciones de oxalato requiere calentar la solución hasta unos 60 grados centígrados para mantener una adecuada velocidad de reacción.

Procedimiento[editar]

Una titulación o valoración comienza con un vaso de precipitados o matraz Erlenmeyer conteniendo un volumen preciso del reactivo a analizar y una pequeña cantidad de indicador, colocado debajo de una bureta que contiene la disolución estándar. Controlando cuidadosamente la cantidad añadida, es posible detectar el punto en el que el indicador cambia de color. Si el indicador ha sido elegido correctamente, este debería ser también el punto de neutralización de los dos reactivos. Leyendo en la escala de la bureta sabremos con precisión el volumen de disolución añadida. Como la concentración de la disolución estándar y el volumen añadido son conocidos, podemos calcular el número de moles de esa sustancia (ya que ). Luego, a partir de la ecuación química que representa el proceso que tiene lugar, podremos calcular el número de moles de la sustancia a analizar presentes en la muestra. Finalmente, dividiendo el número de moles de reactivo por su volumen, conoceremos la concentración buscada.

Curvas de valoración[editar]

Las valoraciones se representan mediante curvas de valoración, en las que suele representarse como variable independiente el volumen añadido de disolución estándar, titulante o patrón, mientras la variable dependiente es la concentración del analito en la etapa correspondiente de valoración (en una valoración ácido-base es generalmente el pH de la disolución, que cambia según la composición de las dos disoluciones). En el caso de las valoraciones ácido-base, las curvas de valoración reflejan la fuerza del ácido y de la base correspondientes. Por ejemplo, en una valoración de ácido fuerte con una base débil, la curva de valoración será relativamente lisa, aunque muy escarpado para puntos cerca el punto de equivalencia de la valoración. En este caso, pequeños cambios en el volumen del valorante producen cambios grandes del pH cerca del punto de equivalencia. En este caso, una amplia gama de indicadores sería apropiada (por ejemplo el tornasol, la fenolftaleína o el azul de bromotimol). Por otro lado, si uno de los componentes de una valoración ácido-base es un ácido débil o una base débil, y el otro es un ácido fuerte o una base fuerte, la curva de valoración es claramente irregular cerca del punto de equivalencia (y el pH no cambia "tanto" con la adición de pequeños volúmenes de valorante). Como ejemplo, la curva de valoración del ácido oxálico (un ácido débil) con hidróxido de sodio (una base fuerte) se ha representado en la imagen anterior. Aquí, el punto de equivalencia ocurre a un pH entre 8 y 10, y así el analito es básico en el punto de equivalencia (con más precisión, el ion hidróxido experimenta una reacción de hidrólisis en el agua produciendo iones hidróxido). Un indicador como la fenolftaleína sería apropiado para esta valoración en particular. La curva de valoración correspondiente a una valoración de una base débil con un ácido fuerte se comporta de modo análogo, obteniéndose una disolución ácida en el punto de equivalencia. En este caso, indicadores como el naranja de metilo o el azul de bromotimol se utilizan habitualmente. Por otro lado, las valoraciones ácido-base en las que los componentes son una base y un ácido débil, son de naturaleza bastante irregular. Debido a la naturaleza de tales valoraciones, no hay ningún indicador químico apropiado, y por ello a menudo se utiliza el pHmetro.

Tipos de valoraciones[editar]

Las valoraciones se clasifican por el tipo de objeto a analizar:

NaX(ac) + AgNO3(ac) → AgX(s) + NaNO3(ac) donde X = F-, Cl-, Br-, I-, SCN-

Valoración ácido-base[editar]

Artículo principal:Valoración ácido-base

Estas valoraciones están basadas en la reacción de neutralización que ocurre entre un ácido y una base, cuando se mezclan en solución. La solución valorante, ya sea un [ácido]] (o una base), se añade a una bureta, previamente lavada con el mismo ácido (o base). El analito, o muestra, con comportamiento ácido o básico, se añade, disuelto en un disolvente adecuado, a un matraz Erlenmeyer. En las normalizaciones, la solución en el matraz, generalmente, es una solución de referencia; cuya concentración es exactamente conocida, y la solución en la bureta es el patrón secundario, cuyo título o concentración debe ser determinada por el procedimiento de titulación. El indicador usado en una valoración ácido-base, a menudo, depende de la naturaleza de los componentes, como se ha descrito en la sección anterior. Los indicadores más comunes, sus colores y el rango de pH en el que ocurre el cambio de color (vire), se muestran en la tabla anterior. Cuando se requieren resultados más exactos o cuando los analitos son ácidos o bases débiles, se realiza una titulación potenciométrica, utilizando un pHmetro y un electrodo combinado de vidrio.

Valoración redox[editar]

Artículo principal:Valoración redox

Estas valoraciones están basadas en una reacción de redox entre un agente oxidante y un agente reductor. El agente oxidante (o el agente reductor) se añade en la bureta previamente lavada con el mismo agente oxidante. El reductor (o el agente oxidante) se añade en el matraz erlenmeyer, previamente lavado con agua destilada. Como en una valoración ácido-base, la solución estándar es la que se coloca a menudo en el matraz, y la solución cuya concentración debe ser determinada se coloca en la bureta. El procedimiento para realizar las valoraciones redox es similar al requerido para realizar las valoraciones ácido-base.

La mayoría de las veces se utiliza un el potenciómetro o un indicador redox para determinar el punto final de la valoración. Por ejemplo, cuando uno de los componentes de la valoración es el agente oxidante dicromato de potasio, el cambio de color de la solución de naranja a verde no es definido y se utiliza un indicador como la difenilamina. El análisis de vinos para determinar su contenido de dióxido de azufre requiere el empleo de yodo como un agente oxidante. En este caso, se utiliza almidón como indicador; un complejo de almidón-yodo azul se forma en el momento en que un exceso de yodo está presente, señalando así el punto final de la valoración.

Por otro lado, algunas valoraciones redox no requieren un indicador, debido al color intenso de alguno de los componentes. Por ejemplo, en una valoración donde está presente el agente oxidante permanganato de potasio, un color rosado que persiste señala el punto final de la valoración, y por lo tanto no se requiere ningún indicador particular.

Valoración complexométrica[editar]

Artículo principal:Valoración complexométrica

Estas valoraciones están basadas en la formación de un complejo entre el analito y el valorante. El agente quelanteEDTA se utiliza muy frecuentemente para valorar iones metálicos en solución. Estas valoraciones generalmente requieren un indicador especializado que forma complejos más débiles con el analito. Un ejemplo común es el Negro de Eriocromo T para la valoración de los iones de calcio y magnesio.

Valoración de potencial Zeta[editar]

Artículo principal:Valoración de potencial Zeta

Estas valoraciones son características de sistemas heterogéneos, como los coloides. El potencial Zeta juega el papel de indicador. Uno de los objetivos es la determinación del punto isoeléctrico cuando la carga superficial se hace 0. Esto se puede alcanzar cambiando el pH o añadiendo surfactante. Otro objetivo es la determinación de la dosis óptima de sustancia química para la floculación o la estabilización.

Medida del punto final de una titulación o valoración[editar]

Artículo principal:Punto de equivalencia

Hay diferentes métodos para determinar el punto final o punto de equivalencia:

  • Indicadores: Son sustancias que cambian de color en respuesta a un cambio químico.
    • Indicador de pH o indicador ácido-base: Un indicador ácido-base (como la fenolftaleína) cambia de color dependiendo del pH del medio.
    • Indicador Redox. Una gota de disolución de indicador es añadida al principio de la titulación o valoración; cuando el color cambia, se ha alcanzado el punto final.
  • Potenciómetro: Son instrumentos que miden el potencial de electrodo de la disolución. Se usan para valoraciones redox; el potencial del electrodo de trabajo cambiará bruscamente en el punto final.
  • Medidor de pH o pH-metros: Son potenciómetros que usan un electrodo cuyo potencial depende de la cantidad de ion H+ presente en la disolución. Es un ejemplo de un electrodo de ion selectivo que permite medir el pH de la disolución a lo largo de la valoración. En el punto final, cambiará bruscamente el pH medido. Puede ser un método más preciso que el uso de indicadores, y es fácil de automatizar.
  • Conductancia: La conductividad de una disolución depende de los iones presentes en ella. Durante muchas titulaciones, la conductividad cambia de modo significativo. Por ejemplo, durante una valoración ácido-base, los iones H+ y OH- formando agua neutra, H2O. Esto cambia la conductividad de la disolución. La conductancia total de la disolución depende también de los otros iones presentes en la disolución (como los contraiones). No todos ellos contribuyen de igual manera a la conductividad que también dependerá de la movilidad de cada ion y de la concentración total de iones (fuerza iónica). Luego, predecir el cambio en la conductividad es más difícil que medirla.
  • Cambio de color: En algunas reacciones, la disolución cambia de color sin presencia de indicador. Es frecuente en valoraciones redox, por ejemplo, cuando los diferentes estados de oxidación de productos y reactivos poseen diferentes colores.
  • Precipitación: Si se forma un sólido en la reacción, y luego precipita. Un ejemplo es la reacción entre Ag+ y Cl- que forma una sal muy insoluble, AgCl. Esto dificulta determinar con precisión el punto final. Por ello, a veces se prefiere hacer una titulación inversa.
  • Una valoración calorimétrica o titulación isotérmica usa el calor producido o consumido en la reacción para determinar el punto final. Es un método importante en bioquímica, como en la determinación de qué substratos se enlazan a las enzimas.
  • Titulación termométrica es una técnica muy versátil. Se diferencia de la anterior por el hecho de que no se determina un aumento o caída de temperatura como indicativo del punto final, sino que se mide la velocidad de cambio de la temperatura.
    Titulación con determinación del punto final por cambio de color
  • Espectroscopía: Puede usarse para medir la absorción de luz por la disolución durante la valoración, y si el espectro del reactivo, sustancia patrón o producto es conocido, podría medirse su evolución con cantidades bastante pequeñas que permitirían conocer el punto final.
  • Amperometría o valoración amperométrica: Se usa como técnica de detección analizando la corriente eléctrica debida a la oxidación o reducción de los reactivos o productos en un electrodo de trabajo que dependerá de la concentración de las especies en disolución. El punto final se detecta por un cambio en la corriente. Este método es el más útil cuando hay que reducir un exceso de la sustancia valorante (valoración por retroceso), como es el caso de la valoración de haluros con Ag+.

Valoración por retroceso[editar]

El método de valoración por retroceso se usa cuando se invierte el sentido de la valoración, cambiando la sustancia a valorar. En vez de valorar el analito original se añade un exceso conocido de reactivo estándar a la disolución, y luego se valora el exceso. Este método es útil si el punto final de la valoración por retroceso es más fácil de identificar que el punto final de la valoración normal. Se usa también si la reacción entre el analito y la sustancia titulante es extremadamente lenta.

Algunos usos particulares[editar]

  • La valoración de biocombustible es el acto de determinar la acidez de una muestra de combustible de origen vegetal mediante la adición de una base a la muestra mientras se comprueba con papel indicador que el pH final es 7. Sabiendo cuánta base neutraliza una cantidad de biocombustible, conoceremos cuanta base en total añadiremos al lote completo.
  • La valoración en petroquímica o en la industria alimentaria se usa para definir las propiedades de aceites, grasas y substancias similares.[5]

Algunas valoraciones aplicables a lípidos[editar]

  • Número ácido: Determina el nivel de ácidos grasos libres presentes en un biocombustible. El número ácido total es la cantidad de base, expresada en miligramos de hidróxido de potasio que se requiere para neutralizar todos los componentes acídicos presentes en un gramo de muestra.
  • Grado de acidez: Se realiza una titulación ácido-base con indicador de cambio de color para determinar el contenido de ácido graso libre en una muestra y comprobar así su acidez.
  • Número de iodo o Índice de yodo: Es una medida del grado de insaturación de los componentes de una grasa. Será tanto mayor cuanto mayor sea el número de dobles enlaces C=C por unidad de grasa, utilizándose por ello para comprobar la pureza y la identidad de las grasas. Es la cantidad (gramos) de yodo absorbidos por 100 gramos de grasa.

El número de yodo oscila entre 0 (ácidos grasos saturados) a 350. Una valoración redox con cambio de color permite indicar la cantidad de ácido graso insaturado libre en una muestra.[6]

  • Número de saponificación: La saponificación consiste en una hidrólisis alcalina de una muestra grasa (con KOH o NaOH). Los lípidos derivados de ácidos grasos (ácidos monocarboxílicos de cadena larga) dan lugar a sales alcalinas (jabones) y alcohol, que son fácilmente extraíbles en medio acuoso.

El número de saponificación no es más que los miligramos de KOH necesarios para saponificar 1 gramo de materia grasa. Esta prueba es otra prueba cualitativa que podemos aplicar a los lípidos. Esta nos permite ver si el tipo de lípido es saponificable o no. Se realiza una valoración ácido-base por retroceso con indicador de cambio de color o valoración potenciométrica para obtener una idea de la longitud media de la cadena de ácidos grasos en una grasa.

Referencias[editar]

Enlaces externos[editar]

Proceso de titulación. El valorante cae desde la pipeta en la solución de analito contenida en el erlenmeyer. Un indicador presente en la solución cambia permanentemente de color al alcanzar el punto final de la valoración.

Una curva típica de valoración de un ácido diprótico, ácido oxálico, titulado con una base fuerte, hidróxido de sodio. Son visibles los dos puntos de equivalencia, a 15 y 30 mL

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