Prática 1 - método de Kjedahl

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Universidade Federal de São Carlos 
 
 
 
 
Determinação do Conteúdo de Nitrogênio em Polímeros 
(Método de Kjeldahl) 
 
 
 
 
Larissa Jonaly Rodrigues RA:754239 
Lívia Bellini de Campos RA:744404 
Mayara Tiemi Fuziwara RA:607215 
 
 
 
 
 
 Química Analítica Experimental 
 Lúcia Helena Seron 
 
 
 
23 de Agosto de 2018 
São Carlos 
 
 
Objetivos 
O principal objetivo dessa prática foi determinar a porcentagem de nitrogênio 
(dosagem de nitrogênio) numa amostra de Nylon 6-6 utilizando o método de 
Kjeldahl. Um segundo foco do processo foi conhecer o funcionamento do aparelho 
de Kjeldahl. 
 
Fundamentos Teóricos 
 “O método Kjeldahl, foi criado em 1883 por um dinamarquês chamado Johan 
Kjeldahl, que revolucionou a quantificação de nitrogênio e proteína naquela época, 
com o passar dos anos o método sofreu algumas modificações, mas ainda hoje é o 
mais utilizado.”Esta análise acontece em três etapas: digestão, destilação e 
titulação, levando algumas horas para apresentar os resultados. A amostra é 
digerida com ácido sulfúrico concentrado sob aquecimento, o que transforma todo o 
nitrogênio orgânico em íons amônio. Na próxima etapa a solução obtida é 
alcalinizada com hidróxido de sódio concentrado e a amônia produzida nessa etapa 
é destilada e captada por uma solução de ácido bórico, que então é titulada com 
ácido padronizado. O método pode ser resumidamente fundamentado na destruição 
da matéria orgânica com ácido sulfúrico concentrado, em presença de uma 
catalisador e por ação do calor, com posterior destilação e titulação do Nitrogênio 
proveniente da amostra. Entre as diversas utilizações dos métodos podemos 
mencionar: determinação da quantidade de proteínas nos alimentos, determinação 
da quantidade de nitrogênios em solos, determinação da quantidade de formol em 
ricotas,etc. 
Função dos reagentes: 
Ácido Sulfúrico: parte dele é reduzido à dióxido de enxofre, o qual 
reduz o material nitrogenado à amônia. 
Sulfato de cobre:Catalisadores da reação de digestão. 
Sulfato de sódio: é adicionado para aumentar a temperatura da mistura em reação e 
acelerar a digestão. 
Solução padrão de hidróxido de sódio: antes da destilação é adicionado 
para reagir com o sulfato de amônia para liberar somente a amônia, que, 
posteriormente, será destilada. 
Solução de ácido bórico: A amônia liberada é coletada em solução de ácido 
bórico para que, reagindo entre si, ocorra a formação do borato de amônio e evite a 
evaporação da mesma. 
Solução de indicador misto Verde de bromocresol e vermelho de metila: indicar o 
ponto de viragem da titulação ácido-base 
Solução de HCl: Reagirá com o borato de amônio e determinará o volume de 
nitrogênio encontrado na amostra. 
Destacam-se as vantagens e desvantagens desse método na determinação de 
proteínas dos alimentos ( seu uso mais comum):Vantagens:Aplicável a todos os 
tipos de alimentos ; Relativamente simples;não é caro;preciso, pois trata-se de 
 
um método oficial para a determinação de proteínas; vem sendo modificado 
para análise de microgramas de proteína ( Micro Kjeldahl ). 
Desvantagens: Mede nitrogênio orgânico total, não apenas nitrogênio de proteínas; 
demorado; utiliza reagentes corrosivos. 
É importante falar sobre o polímero analisado em nossa prática. O Nylon 6,6 é uma 
poliamida e sua produção é baseada numa reação de poliadição entre o ácido 
adípico e o hexametilenodiamina. Sua​s principais características são: Baixo peso 
específico, alta resistência ao desgaste e ​abr​asão,ponto de fusão elevado, permite 
aditivação, excelente isolante térmico e elétrico, boa ​resistência a agentes químicos, 
auto-extinguível, auto-lubrificante, tratado termicamente, tenacidade e facilidade de 
usinagem. 
 
 
Figura 1: Monômero do Nylon 6-6. 
 
 
Procedimento Experimental 
O procedimento iniciou-se com a pesagem de 0,0617±0,0001 g de raspas da 
amostra de Nylon 6-6, 2,000±0,001g de Na2SO4, 0,649±0,01 g de CUSO4 em um 
tubo de ​Kjeldahl​ ,logo após, foi adicionado ao tubo 5 mL de ácido sulfúrico 
concentrado na capela. Em seguida,a amostra foi colocada no bloco digestor por 
cerca de 1 hora e 15 a uma temperatura de cerca de 400°C. Durante esse tempo,a 
amostra inicialmente ficou preta e no final ficou azul clara o que significa que toda 
matéria orgânica foi retirada desta. Após resfriada, a amostra foi transferida 
quantitativamente para um balão volumétrico de 100 mL com a utilização de um 
funil de vidro e um bastão de vidro, fora isso, foi feita sua homogeneização 
(tampando o balão e balançando para cima e baixo por cerca de três vezes). Após 
isso, foi retirada uma alíquota de 20 mL com auxílio de uma pipeta volumétrica e 
transferida para o tubo Kjeldahl limpo. Para o início do processo de destilação foram 
adicionados em um erlenmeyer 20,0 mL de solução de ácido bórico 4% e cerca de 3 
gotas de indicador (0,1% de verde de bromocresol + 0,1% de vermelho de metila). 
Após colocar o tubo de Kjeldahl no local indicado no aparelho e enrosca-lo foram 
adicionados 10 mL de hidróxido de sódio (10 M) contendo 0,20 M de EDTA ao copo 
destilador e no lado do recolhimento, colocou-se o erlenmeyer anteriormente 
mencionado. No aparelho destilador a amostra foi destilada pela presença de 
 
hidróxido de sódio que volatiliza a amônia por cerca de 5 minutos ( esperou-se a 
mudança de cor do material do erlenmeyer e contou-se 3 minutos). Nesse processo 
é importante destacar que o ácido bórico fixou a amônia, formando o borato de 
amônia. Esperou-se alguns minutos enquanto o material do erlenmeyer retornasse à 
temperatura ambiente. Enquanto isso, foi preenchida uma bureta de 25,00 ML com 
ácido clorídrico (HCl) 0,0102 mol/L. Por fim, foi realizada a titulação na qual foi 
indicado o ponto de viragem quando a mistura passou de esverdeada para 
roxo(violeta) claro isso ocorreu com o gasto de 8,9 mL de ácido clorídrico. 
 
Resultados e cálculos 
Pela teoria a porcentagem de nitrogênio no nylon 6-6 é calculada da seguinte forma: 
O monômero do Nylon 6-6 cuja estrutura foi apresentada nos fundamentos teóricos 
possui massa molecular é 226 g/mol .A quantidade nitrogênio no nylon 6-6 é de 
28g/mol já que a massa molar do N é de 14g/mol. 
Logo, N %
teórica (Nylon6−6) = = × 100= 12,38 % aproximadamente, 12,4%.massa nitrogêniomassa Nylon 6−6
28 g
226g
 
 
Utilizando as reações que ocorreram durante o experimento 
1. amostra (contendo Nylon 6-6, CuSO4 e NaSO4) + H2SO4(conc.) →CO2(g) + 
SO2(g) + NH4+(aq.) + H2O (g) 
2. NH3(aq) + H2SO4 (excesso) → NH4+HSO4-(aq.) 
3. solução- NH4HSO4 + 2NaOH(aq.) → NH3(aq.) + SO4(2-) + 2 Na+ + 2 H2O 
4. NH3 (aq.) + H3BO3 (aq.) → NH4+H2BO3- (aq.) 
5. NH4+H2BO3- (aq.) + HCl (aq.) → H3BO3 + CL- + NH4+ 
 
Notou-se que a quantidade de mols de H+ gastos na titulação é igual ao número de 
mols de H2BO3- que é igual ao número de mols de NH4+ presente da alíquota 
titulada e corresponde também ao número de mols de Nitrogênio da amostra inicial. 
 Sabendo que o número de mols é temos que o número deolaridade olumen = m × v 
mols de HCL foi = 9,018 mols,logo o número , 102 mols , 089 Ln HCL = 0 0 × 0 0 0 × 1 −5 
de mols de H2BO3- é de 9,018 mols que é igual ao número de mols de NH4+0 × 1 −5 
= 9,018 mols que é igual ao número de mols de nitrogênio = 9,0180 × 1 −5 0 × 1 −5 
mols. 
 Temos que 9,018 mols de nitrogênio estavam na alíquota de 20 mL mas0 × 1 −5 
como ela estava em uma balão de 100 mL multiplica-se esse valor por 5 para poder 
saber o número de mols de nitrogênio do balão (amostra): 
 9, 18 0 4, 39 0 mols n N (amostra) = 0 × 1
−5 × 5 = 5 × 1 −4 
Como dito anteriormente, a massa molecular do nitrogênio é 14g/mol. Multiplicando 
o número de mols de nitrogênio pela sua massa molecular temos a quantidadede 
nitrogênio em gramas da amostra: 
 
 4, 39 0 mols 4g/mol , 546 0 g m N (amostra) = 5 × 1
−4 × 1 = 6 3 × 1 −3 
Para calcular a porcentagem de nitrogênio do experimento: N % prática(Nylon6−6)=
= .massa nitrogêniomassa Nylon 6−6 00 0, 991896% aproximadamente 10, %0,0617g
6,3546 ×10 g−3 × 1 = 1 2 3 
 
Discussão 
Comparando o valor teórico de 12,4% de nitrogênio no Nylon 6-6, notou-se uma 
notável discrepância com o valor obtido no experimento de 10,3%. Da literatura 
podemos mostrar que vários podem ser os motivos dessa diferença. Lembramos 
que existem dois tipos de erros: 
1. Erros determinados ou sistemáticos= estes podem ser medidos,corrigidos ou 
eliminados. Em geral, esses influenciam na exatidão de uma medida, pois 
afastam o valor medido do valor verdadeiro. Entre eles estão: os erros 
pessoais,instrumentais, do método,operacionais,dos reagentes,etc. 
2. Erros indeterminados ou aleatórios = esses não são mensuráveis (não 
podem ser eliminados), são aleatórios,afetam a precisão das medidas e pode 
ser estimada pelo desvio padrão. 
Lembrando que a exatidão ou fidelidade indica o grau de concordância do valor 
achado experimentalmente com o valor verdadeiro, relaciona-se com o erro 
absoluto da medida. Já o termo precisão, também chamado reprodutibilidade, indica 
o grau de concordância dos resultados individuais dentro de uma série de medidas, 
quanto maior a grandeza dos desvios, menor a precisão. 
No caso do nosso experimento é nítido que ocorreu a presença dos erros aleatórios 
pois como mostrado eles não podem ser eliminados já que são pertencentes às 
operações humanas. Estes podem ser submetidos a um tratamento estatístico que 
permite saber qual o valor mais provável e também a precisão de uma série de 
medidas.A função do analista é obter um resultado tão próximo quanto possível do 
“valor verdadeiro” mediante a aplicação correta do procedimento analítico. No 
entanto, além disso, é preciso destacar que ocorreu um erro sistemático que poderia 
ter sido eliminado durante a realização da prática, na hora da titulação não foi 
anotado com exatidão o valor gasto de HCL pois o operador ao invés de fechar a 
torneira da bureta, abriu-a por completo. Por esse motivo, o valor anotado como 
valor gasto foi o último visualizado antes da ocorrência do erro. Fora isso, é 
importante mencionar o fato que outros erros sistemáticos podem ter ocorrido sem a 
percepção dos operadores, por exemplo: não regular o nível da balança 
analítica,aparelhos como pipetas, buretas e balões volumétricos sem calibração ou 
com calibração vencida,impurezas em reagentes sólidos os quais podem 
comprometer a massa medida,impurezas em reagentes líquidos os quais podem 
atuar como interferentes,etc. 
 
 
 
Conclusão 
Com o fim do experimento,notou-se que o método de Kjeldahl é um método 
adequado e preciso para determinar-se a quantidade de nitrogênio (massa ou 
porcentagem) em um material polimérico como o Nylon 6-6, fora este, outros 
compostos nitrogenados podem ser usados como base para calcular a quantidade 
de nitrogênio,por exemplo, alimentos. Isso porque todas as reações que ocorrem no 
processo são exemplificadas facilmente com a teoria e os cálculos são simples ( 
retira-se uma alíquota de um material diluído e homogeneizado). É importante 
destacar que apesar do método ser realizado em três etapas, o procedimento não 
possui grandes dificuldades. A primeira etapa, mais extensa, foi simplificada com a 
utilização de um catalisador ( CUSO4) , ou seja, sem a utilização deste tal etapa 
seria muito mais demorada. Para a segunda etapa observou-se que o aparelho de 
Kjeldahl é de fácil manuseio e torna o processo de destilação do nitrogênio rápido e 
simples, desde que seu uso seja feito corretamente. 
 
Bibliografia 
[1] Kjeldahl, J.; ​Z.​Analytical Chemistry​ 22, 366(1883). 
[2] Kolthoff, I.M. et al.; ​Quantitative ChemicaI AnaIysis​,​ Macmillan, 2nd ed., New 
York,1969 
[3] Vogel, A.I.;​ ​Textbook of Quantitative Inorganic AnaIysis​,​ 4th ed., revised by 
Basset, J.; Denney, R.C.; Jeffery, G.H. and Mendham, J.; Longman, London, 1978. 
(Existe edição em português pela editora Guanabara Dois) 
[4] Skoog, D.A. & West, D.N.; ​ ​Fundamentals of Analytical Chemistry​, Holt, 
Rinehart & Winston Inc., New York, 1963. (Existe edição em espanhol). 
[5] Ayres, G.H.; ​Analisis Químico Cuantitativo​,​ Harbra, Madrid, 1970. 
[6] Pietrzyk, D.J. D.J. & Frank, C.W.; ​AnaIyticaI Chemistry​, 2nd ed., Academic 
Press, New York, 1979. 
URGATTO, Eduardo. Análise de proteínas. ---: Fcf - Usp, 2013. 24 p. 
 [7] PURGATTO, Eduardo. ​Análise de proteínas​. ​---: Fcf - Usp, 2013. 24 p. 
[8] COLLI, Daiane et al. ​ DETERMINAÇÃO DE PROTEÍNA BRUTA PELO 
MÉTODO DE MICRO-KJELDAHL.​ 2011. Disponível em: 
<http://www.ebah.com.br/content/ABAAAe1_0AJ/determinacao-proteina - 
bruta-pelo-método-micro-kjeldahl>. Acesso em: 23 agos. 2018. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Questionário 
 
1. Análise volumétrica ácido-base (ou titulação) é realizada quando deseja-se 
saber a concentração em mol/L de alguma solução. O método é realizado da 
seguinte forma: reage-se uma solução a qual já tem concentração conhecida 
(titulante) com a solução que deseja-se descobrir sua concentração, sendo 
necessariamente uma das soluções base e a outra ácido, então ocorre a 
reação entre elas denominada neutralização (pH fica neutro) formando água 
e sal. Como há uma adição de um indicador ácido-base, pode-se ver o ponto 
de viragem, sabendo quando deve-se parar a quantidade de titulante a ser 
inserida. 
 
2. Os indicadores ácido-base são substâncias orgânicas que, ao entrar em 
contato com um ácido, ficam com uma cor, e ao entrar em contato com uma 
base ficam com outra cor. Assim, para saber se uma substância é ácido ou 
base, podemos utilizar um indicador orgânico para identificar a função 
química. São exemplos de indicadores ácido-base: fenolftaleína, alaranjado 
de metila, papel tornassol, azul de bromotimol. 
 
3. Uma substância padrão primário é um composto altamente purificado que 
serve como material de referência em métodos titulométricos volumétricos ou 
de massa. São requisitos: 
- Alta pureza. 
- Estabilidade à atmosfera. 
- Ausência de água de hidratação para que a composição do sólido não se 
altere com as variações na umidade. 
- Custo baixo. 
- Solubilidade razoável no meio de titulação. 
- Massa molar razoavelmente grande para que o erro relativo associado com 
a pesagem do padrão seja minimizado. 
 
4. O método é realizado em três etapas: 
● Digestão: 
 amostra (contendo Nylon 6-6, CuSO4 e NaSO4) + H2SO4(conc.) →CO2(g) + 
SO2(g) + NH4+(aq.) + H2O (g) 
 
 NH3(aq) + H2SO4 (excesso) → NH4+HSO4-(aq.) 
● Destilação do nitrogênio 
 
(solução)NH4HSO4 + 2NaOH(aq.) → NH3(aq.) + SO4(2-) + 2 Na+ + 2 H2O 
 
 
NH3 (aq.) + H3BO3 (aq.) → NH4+H2BO3- (aq.) 
● Titulação ácido-base 
NH4+H2BO3- (aq.) + HCl (aq.) → H3BO3 + CL- + NH4+ 
 
5. No experimento, utilizou-se CuSO4 .5H2O como catalisador, o qual é um sal 
azul, este favorece a decomposição da matéria orgânica abaixando a energia 
de ativação. O sulfato de sódio que é um sal branco foi adicionado a mistura 
para elevar a temperatura de ebulição (efeito coligativo) pois os cristais do sal 
“prendem” as moléculas da água , ou seja, o sal faz com que a pressão de 
vapor da água abaixe e assim, esta entra em ebulição com uma temperatura 
mais alta. 
 
6. Deve-se destilar a amônia em meio básico para que o íon amônio presente 
na amostra seja levado a gás amoníaco mais facilmente e assim fixar esse 
gás em solução de ácido bórico, formando um sal. 
 Reações: 
 NH​4​+​+OH​-​ → NH​3​ ↑ 
NH​3​ + H​3​BO​3​ → NH​4​H​2​BO​3 
 
7. Esse método pode ser utilizado para determinaçãode nitrogênio no sangue e 
em outros matéria biológicos, cereais , leite em pó e polímeros nitrogenados. 
Quando se analisa os alimentos, utiliza-se a quantidade de nitrogênio para 
descobrir o teor de proteína multiplicando o valor N (quantidade de 
nitrogênio) por um fator empírico “f” de acordo com o tipo de alimento.