氮量的测定 凯氏法

凯氏法测定氮~

方法提要
试样在硫酸钾、硫酸铜和硒的共存下，用硫酸煮解氧化，使试样中的氮转化为硫酸铵，再用氢氧化钠碱化后，加热蒸馏逸出氨，经硼酸溶液吸收，用盐酸标准溶液滴定并计算试样中氮的含量。
方法适用于水系沉积物及土壤中氮量的测定。
方法检出限(3s):0.002%。
测定范围:0.006%～0.4%。
仪器及装置
通用的凯氏定氮蒸馏装置。
凯氏烧瓶50mL。
锥形瓶150mL。
试剂
硫酸。
氢氧化钠溶液(400g/L)。
盐酸溶液c(HCl)=1mol/L量取84mLHCl，用水稀释至1000mL。
(1+1)王水75mLHCl和25mLHNO3混合后，加入100mL水混匀。用时配制。
混合加速剂将硫酸钾(K2SO4)和硫酸铜(CuSO4·5H2O)按(10+1)比例，在玻璃研钵中研磨混匀，装入宽口玻璃瓶中。
硒溶液ρ(Se)=10.0g/L称取5.0g优级纯硒粉置于250mL烧杯中，加入10mL(1+1)王水溶解后，用水稀释至500mL，摇匀。装入磨口玻璃瓶中备用。
硼酸溶液称取20g硼酸溶解在1000mL水中。
甲基红-溴甲酚绿混合指示剂称取0.1g甲基红和0.5g溴甲酚绿，溶解在100mL乙醇中，移入玻璃瓶中备用。变色范围:pH4.4(红色)～pH5.4(蓝色)。
含有甲基红、溴甲酚绿指示剂的硼酸混合溶液取100mL硼酸溶液，加入2mL甲基红-溴甲酚绿混合指示剂，用氢氧化钠溶液及盐酸溶液调节溶液呈紫红色，此时该溶液的pH为4.5。
硼砂标准溶液c(1/2Na2B4O7)=0.0200mol/L称取1.9068g硼砂(Na2B4O7·10H2O)置于250mL烧杯中，加100mL水，溶解后移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
盐酸标准溶液吸取20mL1mol/LHCl溶液置于1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
标定分取20.00mL硼砂标准溶液置于150mL锥形烧杯中，加1滴甲基红-溴甲酚绿混合指示剂，用盐酸标准溶液进行滴定，溶液由蓝色变为紫红色为终点。同时分取20.0mL水作空白试验。按下式计算盐酸标准溶液浓度:

岩石矿物分析第四分册资源与环境调查分析技术

式中:c为盐酸标准溶液的浓度，mol/L;0.0200为硼砂标准溶液的浓度数值，单位用了mol/L;V1为硼砂标准溶液的体积，mL;V2为滴定消耗盐酸标准溶液的体积，mL;V0为滴定空白试验溶液消耗盐酸标准溶液的体积，mL。
分析步骤
试样的煮解。称取0.1～1.0g(精确至0.0001g)试样(粒径小于0.075mm，经室温干燥后，装入磨口小玻璃瓶中备用)置于50mL凯氏烧瓶中，加入2g混合加速剂及1mL硒溶液，加少许水润湿，加入5mLH2SO4，瓶口放一小漏斗，于通风柜内，在调温电炉上先低温加热，待溶液中无泡沫发生(约需15min)后，再升高温度，使瓶内硫酸蒸汽回流的高度控制在瓶颈上部的1/3处，要经常摇动凯氏烧瓶，直至试样和煮解液完全变为灰白带绿色(约需15min)后，再继续煮解1h。全部煮解时间需85～90min，切勿煮干。煮解完毕，取下凯氏烧瓶，冷却，以待蒸馏。
蒸馏。在150mL锥形瓶中加入5mL硼酸混合溶液，将其套在凯氏定氮蒸馏装置的下端，端口置于硼酸混合溶液液面以下3～4cm处。把煮解液全部转入蒸馏器的内室，并用水冲洗凯氏烧瓶4次，冲洗液用量不要超过40mL，打开冷却水，经三通管加入20mLNaOH溶液，立即关闭蒸馏室，打开蒸气夹，用蒸气蒸馏。当锥形瓶内的馏出液达到50～55mL(约需8～10min)后，用广泛pH试纸置冷却管口碰触蒸馏液，如无碱性反应，表示氨已蒸馏完毕。若仍为碱性反应，应继续蒸馏直至无碱性反应。同时进行空白试验的蒸馏。
滴定。已蒸馏在150mL锥形瓶吸收的氨溶液，用盐酸标准溶液滴定，滴定至溶液由蓝色突跃变为紫红色即为滴定终点，记录盐酸标准溶液的体积。同时进行空白试验的蒸馏及其吸收液的滴定，记录盐酸标准溶液的体积。
按下式计算氮的含量:

岩石矿物分析第四分册资源与环境调查分析技术

式中:w(N)为氮的质量分数，%;V为滴定试样溶液消耗盐酸标准溶液的体积，mL;V0为滴定空白溶液消耗盐酸标准溶液的体积，mL;c为盐酸标准溶液的浓度，mol/L;0.014为氮原子的毫摩尔质量的数值，单位用g/mmol;m为试样的质量，g。
注意事项
本方法测得的氮不包括硝态氮、亚硝态氮。因硝酸根离子在煮解过程中不会完全还原为铵离子，且易挥发损失。但一般土壤试样中硝态氮含量不超过全氮量的1%，故可以忽略不计。

样品与浓硫酸和催化剂一同加热消化，使蛋白质分解，其中碳、氢被氧化为CO2和H2O逸出，而样品中的有机氮转化为氨与硫酸结合成硫酸铵，硫酸铵用NaOH中和生成NH3`H2O，加热又分解为氨，用硼酸吸收，吸收氨后的硼酸再以标准盐酸或硫酸溶液滴定，根据标准酸消耗量计算蛋白质的含量。

1 范围

本方法规定了地球化学勘查试样中氮含量的测定方法。

本方法适用于水系沉积物及土壤试料中氮量的测定。

本方法检出限（3S）：0.002%氮。

本方法测定范围：0.006%～0.4%氮。

注：本方法测得的氮不包括硝态氮、亚硝态氮。因硝酸根离子在煮解过程中不会完全还原为铵离子，且易挥发损失。但一般土壤样品中硝态氮含量不超过全氮量的1%，故可以忽略不计（引自GB7848-87）。

2 规范性引用文件

下列文件中的条款通过本方法的本部分的引用而成为本部分的条款。

下列不注日期的引用文件，其最新版本适用于本方法。

GB／T 20001.4 标准编写规则 第4部分：化学分析方法。

GB 7848—87 森林土壤全氮的测定。

GB／T 14505 岩石和矿石化学分析方法总则及一般规定。

GB 6379 测试方法的精密度通过实验室间试验确定标准方法的重复性和再现性。

GB／T 14496—93 地球化学勘查术语。

3 方法提要

试料在硫酸钾、硫酸铜和硒的共存下，用硫酸煮解氧化，使试料中的氮转化为硫酸铵，再用氢氧化钠碱化后，加热蒸馏逸出氨，经硼酸溶液吸收，用盐酸标准溶液滴定并计算试料中氮的含量。

4 试剂

除非另有说明，在分析中仅使用确认为分析纯的试剂和蒸馏水或去离子水。

4.1 氢氧化钠

4.2 硼酸

4.3 硼砂

4.4 硒粉w（Se）=99%

4.5 硫酸（ρ 1.84g／mL）

4.6 盐酸（ρ 1.19g／mL）

4.7 硝酸（ρ 1.40g／mL）

4.8 乙醇 w（CH₃CH₂OH）=95%

4.9 氢氧化钠溶液 ρ（NaOH）=400g／L

4.10 盐酸溶液［c（HCl）=1mol/L］

量取84mL盐酸（4.6），用水稀释至1000mL。

4.11 王水（1+1）

75mL盐酸（4.6）和25mL硝酸（4.7）混合后，加入100mL水混匀。用时配制。

4.12 混合加速剂

将硫酸钾（K₂SO₄）和硫酸铜（）按10∶1比例，在玻璃研钵中研磨混匀，装入宽口玻璃瓶中。

4.13 硒溶液［ρ（Se）=10.0g/L］

称取5.0g硒粉（4.4）于250mL烧杯中，加入10mL王水（1+1）（4.11）溶解后，用水稀释至500mL，摇匀。装入磨口玻璃瓶中备用。

4.14 硼酸溶液［ρ（H₃BO₃）=20g／L］

称取20g硼酸（4.2）溶解在1000mL水中。

4.15 甲基红-溴甲酚绿混合指示剂 称取0.1g甲基红和0.5g溴甲酚绿，溶解在100mL乙醇（4.8）中，移入玻璃瓶中备用。其变色范围：pH4.4（红色）～pH5.4（蓝色）。

4.16 硼酸溶液含有甲基红、溴甲酚绿指示剂的混合溶液

100mL硼酸溶液（4.14），加入2mL甲基红-溴甲酚绿混合指示剂（4.15），用稀的氢氧化钠溶液及稀的盐酸溶液调节溶液呈紫红色，此时该溶液的 pH为4.5。

4.17 硼砂标准溶液［c（1/2Na₂B₄O₇）=0.02000mol/L］

称取1.9068g硼砂（）（4.3）于250mL烧杯中，加入100mL水，溶解后移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

4.18 盐酸标准溶液

吸取20 mL 1mol/L盐酸溶液（4.10）于1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀后须用硼砂标准溶液（4.17）标定。

4.18.1 标定方法 平行分取3份各20.00mL硼砂标准溶液（4.17）于各150mL三角烧杯中，各滴加1滴甲基红-溴甲酚绿混合指示剂（4.15），用盐酸标准溶液（4.18）分别进行滴定，溶液由蓝色变为紫红色为终点。同时分取3份各20.0mL水作空白试验滴定。分别记录各次滴定溶液的体积。按以下公式计算盐酸标准溶液浓度（4.18）：

区域地球化学勘查样品分析方法

式中：c——盐酸标准溶液的浓度，mol/L；0.02000——硼砂标准溶液的浓度，mol/L；V₁——硼砂标准溶液的体积，mL；V₂——滴定硼砂标准溶液用去盐酸标准溶液的体积，mL；V₀——滴定空白试验溶液用去盐酸标准溶液的体积，mL。

5 仪器及器具

5.1 市售通用的凯式法定氮装置

5.2 凯式烧瓶

规格：50mL。

5.3 三角锥瓶

规格：150mL。

6 分析步骤

6.1 试料

试料粒径应小于0.097mm，经室温干燥后，装入磨口小玻璃瓶中备用。

试料量 称取0.1g～1.0g试料，精确至0.0002g。

6.2 空白试验

随同试料分析全过程做双份空白试验。所用试剂需与试料测定（6.4）手续中使用同一瓶试剂，加入量也应一致。

6.3 质量控制

选取同类型水系沉积物或土壤一级标准物质2个～4个样品，随同试料同时分析。

6.4 测定

6.4.1 试料的煮解 称取试料（6.1）置于50mL凯式烧瓶（5.2）中，加入2g混合加速剂（4.12）及1mL硒溶液（4.13），加少许水润湿，加入5mL硫酸（4.5），瓶口放一小漏斗；于通风柜内，在调温电炉上先低温加热，待溶液中无泡沫发生（约需15min）后，再升高温度，使瓶内硫酸蒸汽回流的高度控制在瓶颈上部的三分之一处，要经常摇动凯式瓶，直至试料和煮解液完全变为灰白带绿色（约需15min）后，再继续煮解1h。全部煮解时间约需85～90min。切勿煮干。煮解完毕，取下凯式瓶，冷却，以待蒸馏。

6.4.2 蒸馏 在150mL三角锥瓶中加入5mL硼酸溶液含有甲基红-溴甲酚绿指示剂的混合溶液（4.16），将其套在凯式定氮蒸馏装置（5.1）的下端，端口置于硼酸溶液含有甲基红-溴甲酚绿指示剂的混合溶液（4.16）液面以下3～4cm处。把煮解液全部转入蒸馏器的内室，并用水冲洗凯式瓶4次，冲洗液用量不要超过40mL，打开冷却水，经三通管加入20mL氢氧化钠深液（4.9），立即关闭蒸馏室，打开蒸气夹，用蒸气蒸镏。当三角锥瓶内的馏出液达到50～55mL（约需8～10min）后，用广泛pH试纸置冷却管口碰触蒸馏液，如无碱性反应，表示氨已蒸馏完毕。若仍为碱性反应，应继续蒸馏直至无碱性反应。同时进行空白试验（6.2）的蒸馏。

6.4.3 滴定 已蒸馏在150mL三角锥瓶吸收的氨溶液，用盐酸标准溶液（4.18）滴定，滴定至溶液由蓝色突跃变为紫红色即为滴定终点，记录盐酸标准溶液（4.18）的体积。同时进行空白试验的蒸馏及其吸收液的滴定，记录盐酸标准溶液（4.18）的体积。

7 分析结果的计算

按下式计算试料中氮的含量：

区域地球化学勘查样品分析方法

式中：V——滴定试料溶液用去盐酸标准溶液的体积，mL；V₀——滴定空白溶液用去盐酸标准溶液的体积，mL；c——盐酸标准溶液（4.18）的浓度，mol/L；0.014——氮原子的毫摩尔质量，g/m mol；m——试料质量，g。

8 精密度

氮量的精密度见表1。

表1 精密度［w（N），10^-2］

附 录 A

（资料性附录）

A.1 从实验室间试验结果得到的统计数据和其他数据

见表A.1。

本方法精密度协作试验数据是由多个实验室进行方法合作研究所提供的结果进行统计分析得到的。

表A.1中不需要将各浓度的数据全部列出，但至少列出3个或3个以上浓度所统计的参数。

A.1.1 列出了试验结果可接受的实验室个数（即除了经平均值及方差检验后，属界外值而被舍弃的实验室数据。）

A.1.2 列出了方法的相对误差参数，计算公式为，公式中为多个实验室测量平均值：x₀为一级标准物质的标准值。

A.1.3 列出了方法的精密度参数，计算公式为，公式中S_r为重复性标准差：S_R为再现性标准差。为了与GB/T20001.4所列参数的命名一致，本方法精密度表列称谓为：“重复性变异系数”及“再现性变异系数”。

A.1.4 列出了方法的相对准确度参数。相对准确度是指测定值（平均值）占真值的百分比。

表A.1 N统计结果表

附加说明

本方法由中国地质调查局提出。

本方法由武汉综合岩矿测试中心技术归口。

本方法由中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所负责起草。

本方法主要起草人：张勤。

本方法精密度协作试验由武汉综合岩矿测试中心叶家瑜、江宝林组织实施。

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