11-1. 강산에 의한 강염기의 적정
11-2. 강염기에 의한 약산의 적정
11-3. 강산에 의한 약염기의 적정
11-4. 이양성자성 계에서의 적정
11-5. pH 전극에 의한 종말점 검출
11-6. 지시약에 의한 종말점 검출
11-7. 실제적인 주의점
11-8. Kjeldahl 질소 분석법
11-9. 평준화 효과
11-10. 스프레드시트에 의한 적정 곡선의 계산
11-8. Kjeldahl 질소 분석법
- 1883년에 개발된 Kjeldahl 질소 분석법(Kjeldahl nitrogen analysis)은 유기 물질 속에 있는 질소를 정량하는 데 널리 사용되는 방법 중 하나
- 단백질은 음식물에서 질소를 구성 성분으로 함
- 대부분의 단백질은 16 wt%의 질소를 지니고 있어 질소의 측정은 단백질을 측정하는 것과 같음
- 음식물에서 질소를 측정하는 또 다른 흔한 방법은 연소 분석 (27-4절)임
- Kjeldahl 질소 분석법에서는 우선 시료를 황산 용액 속에서 가열하여 삭여서(digest, 용해, 분해시켜) 아민과 아마이드 형태의 질소를 암모늄 이온(NH4+)으로 변환시킨 다음, 공존하는 다른 원소들을 산화시키면 다음과 같이 됨
- 구리 및 셀레늄 화합물은 삭임 과정에서 촉매로 사용됨
- 반응 속도를 빠르게 하기 위해 K2SO4를 첨가하여 진한 황산(98 wt%)의 끓는점(338 ℃)을 높임
- 삭임은 목이 긴 Kjeldahl 플라스크 내에서 수행해야 시료가 튀어나가 손실되는 것을 막을 수 있음
- 또 다른 삭임 과정은 마이크로파 가압 용기(microwave bomb) 내에서 H2SO4에 H2O2를 추가하거나, K2S2O8에 NaOH 21를 추가하여 사용하는 것임
- 삭임이 완결된 후 NH4+를 함유하고 있는 용액을 염기성으로 만들어, 유리된 NH3를 정확한 양의 HCl(또는 서로 다른 실험 방법을 사용할 경우 B(OH)3)이 담겨져 있는 용기 속으로 증류시킴
- 과량의 미반응 HCl을 표준 NaOH 용액으로 적정하여 HCl이 NH3에 의해 얼마나 소모되었는가를 정량함
- 11-9 : NH4+의 중화
- 11-10: 표준 HCl 속으로 NH3 증류
- 11-11: 미반응 HCl을 NaOH로 적정
- 적정 외의 다른 방법은 산을 중화한 뒤 완충 용액의 pH를 올려준 다음, NH3와 유색 생성물을 만들 수 있는 시약을 첨가하는 것으로서, 유색 생성물의 흡광도 측정을 통해 단백질 분해 과정에서부터 생성된 NH3의 농도를 결정할 수 있음
p. 284 예제 <Kjeldahl 분석>
Q. 전형적인 단백질은 16.2 wt%의 질소를 함유하고 있다. 단백질 용액 0.500 mL를 섞어서 유리시킨 NH3를 0.021 40 M HCl 10.00 mL 속으로 증류시킨다. 미반응 HCl을 적정하는 데 0.091 8 M NaOH 3.26 mL가 필요하다. 원래 시료에 존재하는 단백질의 농도(mg 단백질/mL)를 구하시오.
- 플라스크 안에 있는 HCl의 원래 총 몰수는 (10.00 mL)(0.021 40 mmol/mL) = 0.214 0 mmol이다.
- 미반응 HCl을 적정하는 데 필요한 NaOH는 (3.26 mL)(0.019 8 mmol/mL) = 0.064 5 mmol이다.
- 그 차이 0.214 0 - 0.064 5 = 0.149 5 mmol은 반응 11-9에서 생성되어 HCl 속으로 증류시킨 NH3의 양과 같다.
- 단백질에 있는 1 mol의 질소는 1 mol의 암모니아를 생성하기 때문에, 단백질 시료에는 0.149 5 mmol의 질소가 존재,
이에 해당하는 질소의 무게는 다음과 같다.
- 만일 단백질이 16.2 wt%의 질소를 함유하고 있다면, 시료에 존재하는 단백질의 농도는 다음과 같다.
p. 285 자습 < Kjeldahl 분석>
Q. NaOH 3.00 mL가 소모되었을 때 mg 단백질/mL 단위로 단백질의 농도를 구하시오.
Keyword: Kjelldahl 질소 분석법(Kjeldahl nitrogen analysis)
