El método Kjeldahl o digestión Kjeldahl ( pronunciación danesa: [ˈkʰelˌtɛˀl] ) en química analítica es un método para la determinación cuantitativa del nitrógeno contenido en sustancias orgánicas más el nitrógeno contenido en los compuestos inorgánicos amoníaco y amonio (NH 3 /NH 4 + ). Sin modificación, otras formas de nitrógeno inorgánico, por ejemplo, nitrato, no están incluidos en esta medida. El uso de una relación empírica entre el contenido de nitrógeno Kjeldahl y el contenido de proteína es un método importante para analizar proteínas. Este método fue desarrollado por Johan Kjeldahl en 1883. [1] [2]
El método consiste en calentar una muestra a 360–410 °C con ácido sulfúrico concentrado (H 2 SO 4 ), que descompone ("digiere" o "destruye") la muestra orgánica por oxidación para liberar el nitrógeno reducido como sulfato de amonio . [3] El ácido sulfúrico concentrado caliente oxida el carbono (como carbón bituminoso) y el azufre (ver las reacciones del ácido sulfúrico con el carbono ):
A menudo se añaden catalizadores como selenio , Hg 2 SO 4 o CuSO 4 para acelerar la digestión. También se agrega Na 2 SO 4 o K 2 SO 4 para aumentar el punto de ebullición del H 2 SO 4 . La digestión se completa cuando el licor se clarifica con la liberación de vapores. [3] Se construye un sistema de destilación que se muestra a continuación.
El extremo del condensador se sumerge en un volumen conocido de ácido estándar (es decir, ácido de concentración conocida). A menudo se utiliza un ácido débil como el ácido bórico (H 3 BO 3 ) en exceso de amoníaco. En su lugar, se puede usar HCl estandarizado , H 2 SO 4 o algún otro ácido fuerte, pero esto es menos común. Luego, la solución de muestra se destila con una pequeña cantidad de hidróxido de sodio (NaOH). [3] También se puede agregar NaOH con un embudo cuentagotas . [4] NaOH hace reaccionar el amonio (NH 4 + ) paraamoníaco (NH 3 ), que hierve la solución de la muestra. El amoníaco burbujea a través de la solución de ácido estándar y reacciona de nuevo a sales de amonio con el ácido débil o fuerte. [3]
La concentración de iones de amonio en la solución ácida y, por lo tanto, la cantidad de nitrógeno en la muestra, se mide mediante titulación. Si se utilizó ácido bórico (o algún otro ácido débil), la valoración ácido-base directa se realiza con un ácido fuerte de concentración conocida. Se puede utilizar HCl o H 2 SO 4 . Valoración inversa indirectase usa en su lugar si se usaron ácidos fuertes para hacer la solución de ácido estándar: se usa una base fuerte de concentración conocida (como NaOH) para neutralizar la solución. En este caso, la cantidad de amoníaco se calcula como la diferencia entre la cantidad de HCl y NaOH. En el caso de la titulación directa, no es necesario saber la cantidad exacta de ácido débil (por ejemplo, ácido bórico) porque no interfiere con la titulación (tiene que haber un exceso de amoníaco para atraparlo eficientemente). Por lo tanto, se necesita una solución estándar (p. ej., HCl) en la valoración directa, mientras que se necesitan dos (p. ej., HCl y NaOH) en la valoración por retroceso. Uno de los indicadores adecuados para estas reacciones de titulación es el indicador de Tashiro . [3]
En la práctica, este análisis está en gran parte automatizado; catalizadores específicos aceleran la descomposición. Originalmente, el catalizador elegido era el óxido de mercurio. Sin embargo, si bien fue muy efectivo, los problemas de salud dieron como resultado que fuera reemplazado por sulfato cúprico. El sulfato cúprico no fue tan eficiente como el óxido mercúrico y arrojó resultados de proteína más bajos. Pronto se complementó con dióxido de titanio, que actualmente es el catalizador aprobado en todos los métodos de análisis de proteínas en los métodos oficiales y prácticas recomendadas de AOAC International. [5]