kjeldahl@2x

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ある食品1.0\,gを濃硫酸中で加熱分解し,\ 食品中のすべての窒素を硫酸アンモニウムに \\[.2zh] \hspace{.5zw}変換した.\ これに水酸化ナトリウム水溶液を加えて発生したアンモニアを0.20\,mol/L \\[.2zh] \hspace{.5zw}の希硫酸20\,mLに吸収させた.\ 残存する硫酸を中和滴定したところ,\ 0.10\,mol/Lの水酸 \\[.2zh] \hspace{.5zw}化ナトリウム水溶液30\,mLを要した.\ この食品中に含まれるタンパク質の質量\%を求 \\[.2zh] \hspace{.5zw}めよ.\ ただし,\ タンパク質中の窒素含有量を16\,\%とする. $\ce{N}=14$ ケルダール法による粗タンパク質の定量 \試料中の窒素含有量を調べる分析法.}} \\[1zh] \maru1\ \ 硫酸カリウムおよび硫酸銅(触媒)のもと,\ 窒素を含む試料を濃硫酸中で加熱分解する. \\[.2zh] \ \ すると,\ タンパク質中の全ての窒素\ce{N}が\textcolor{magenta}{硫酸アンモニウム\ce{(NH4)2SO4}}に変化する. \\[.2zh] \ \ さらに,\ 硫酸アンモニウムに強塩基を加えると,\ \textcolor{red}{アンモニア\ce{NH3}}が発生する. \\[.5zh] \ \   $\textcolor{magenta}{\ce{(NH4)2SO4}} + \ce{2NaOH ->[弱塩基の遊離] Na2SO4} + \textcolor{red}{\ce{2NH3^}} + \ce{2H2O}$ \\[1zh] \maru2\ \ \textcolor{red}{アンモニア}を\textcolor{cyan}{過剰の希硫酸に完全に吸収}させる. \\[.5zh] \maru3\ \ \textcolor{cyan}{残った硫酸}を\textcolor{ForestGreen}{中和滴定で定量}する(\textbf{\textcolor{blue}{逆滴定}}). {酸の物質量(mol){塩基の物質量(mol
アンモニアの物質量を$x$\,[mol]とすると {2\,(価)
窒素原子の質量は  $
タンパク質の質量は
序盤の処理で,\ タンパク質中の\ce{N}原子を,\ \ce{N}\,2\,\text{mol}\ →\ \ce{(NH4)2SO4}\,1\,\text{mol}\ →\ \ce{NH3}\,2\,\text{mol}\ と変化させる. \\[.2zh] \ce{N}:\ce{NH3}=2:2=1:1より,\ \bm{\ce{N}原子の物質量を求めることと\ce{NH3}\,の物質量を求めることは等しい.} \\[.2zh] このように,\ 試料中の\ce{N}原子を\ce{NH3}\,に変換して定量するのがケルダール法である. \\[1zh] \ce{NH3}\,の定量は逆滴定で行われる.\ 中和滴定の根幹は\ \bm{(\ce{H+}の物質量)=(\ce{OH-}の物質量)}\ である. \\[.2zh] つまり,\ (\ce{H2SO4}の\ce{H+}の\text{mol})=(\ce{NH3}の\ce{OH-}の\text{mol})+(\ce{NaOH}の\ce{OH-}の\text{mol})である. \\[.2zh] これにより,\ \ce{NH3}\,の物質量,\ すなわち窒素原子の物質量が求められる. \\[.2zh] さらに,\ 窒素の原子量と窒素原子の物質量を掛けると,\ 窒素原子の質量が求まる. \\[.2zh] タンパク質の16\,\%が窒素であることを考慮し,\ タンパク質の質量に換算する. \\[.2zh] \bm{7.0\times10^{-2}\,\textbf g:16\,\%=y\,\textbf{[g]}:100\,\%}\ より タンパク質の質量y=7.0\times10^{-2}\times\bunsuu{100}{16} \\[.6zh] 後は食品1.0\,\text g中のタンパク質0.4375\,\text{g}の割合を求めればよい. \\[1zh] タンパク質は,\ 種類によって多少の差はあるものの,\ \bm{平均すると約16\,\%の窒素を含んでいる.} \\[.4zh] \bm{窒素含有量を\ \bunsuu{100}{16}=6.25倍すると,\ 食品のタンパク質含有量が粗く求まる}というわけである.