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DETERMINACIÓN DE NITRÓGENO TOTAL

Se define como nitrógeno total la sumatoria de las diversas formas de nitrógeno

orgánico e inorgánico. En realidad este método no incluye los nitratos y nitritos, aunque

esta parte constituye una porción despreciable de nitrógeno que no altera la cantidad

total.

Es posible tener una idea aproximada el contenido total de nitrógeno en un suelo a partir

del contenido en materia orgánica (MO) del mismo, la relación es: 05.0* MO N  .

Aunque este factor aproximado se encuentre sometido a variaciones cuando se aplica a

suelos de diferentes tipos.

En este punto el nitrógeno orgánico e inorgánico de una muestra de suelo se transforma

en una forma de nitrógeno que podamos fácilmente separar y medir, es decir en amonio

(NH4+), a traces de las diferentes etapas del método.

Etapa de digestión: en este primer paso se pone en contacto la muestra con la solución

digestora, más calor para que ocurra la descomposición (oxidación) de la materia

orgánica y la transformación del nitrógeno en sulfato de amonio.

El H2SO4  (matriz de la solución digestora) provee un medio altamente oxidante y es

capaz con la ayuda de los catalizadores y de la temperatura de descomponer todas las

estructuras orgánicas, dejando libre al nitrógeno. El H2SO4  por influencia de la

temperatura genera el medio oxidante de la siguiente forma:

H2SO4 2H2O + 2SO2 + O2

Y el sulfato de potasio (catalizador) ayuda a la estabilización y conservación del H2SO4,

de lo contrario este ácido de evaporaría completamente,

K 2SO4 + H2SO4 2KHSO4

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En este medio ácido se descomponen las estructuras orgánicas de las cuales el nitrógeno

es un elemento estructural y se transforma todo el nitrógeno a sulfato de amonio. Como

ejemplo se muestra la descomposición de las aminas:

CnH2n-1CONH2 + (m+1)H2SO4  (n+1)CO2 + (m-1)SO4 + (4n+1)H2O + NH4HSO4

Donde n es el número de átomos de carbono en todos los grupos y m es la suma del

número de átomos de carbono e hidrógeno en todos los grupos.

La cantidad de H2SO4 como el tiempo de digestión no solamente depende de la cantidad

de muestra a digerir sino del tipo de estructura y del peso molecular de los compuestos

orgánicos que la forman.

Por otra parte, la temperatura a la cual se realice la digestión es fundamental; si la

temperatura es demasiada baja (inferior a 360 ºC) la liberación es lenta o incompleta y

si es demasiada alta (superior a 410 ºC) pueden producirse pérdidas de amonio por

desnaturalización de la sal. Además, el aumento de la temperatura debe ser gradual, de

lo contrario provoca una indebida volatilización del ácido antes que la materia orgánica

se haya oxidado completamente.

Etapa de Destilación: en esta se produce la liberación del amoniaco que está en la sal de

sulfato de amonio. Para que esto ocurra es necesario neutralizar el medio ácido

utilizando una base fuerte, como es el hidróxido de sodio. En este paso ocurre la

siguiente reacción:

 NH4HSO4 + 2NaOH NH3 + 2H20 + Na2SO4

Por lo tanto el medio pasa de un pH ácido a un pH básico. La liberación del amoniaco

se ve favorecida por el incremento de temperatura en el balón de destilación debido a la

entrada el vapor de agua, que es el vehículo de arrastre del amoniaco hacia la trampa de

ácido bórico. A medida que el amoniaco burbujea dentro del ácido bórico sufre una

reacción de neutralización quedando atrapado en forma de amonio, que es posible en

agua, de la siguiente forma.

H3BO3 + NH3  NH4+ + H2BO3

-

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El acido bórico en su paso a borato provee de los hidrógenos necesarios para que ocurra

la reducción del amoniaco. El medio de la trampa se va haciendo menos ácido por la

 presencia del amonio y del borato. Si utilizamos solución indicadora observaríamos un

cambio de color de morado fuerte (pH=5,31) a un color verde claro u oscuro (pH más

 básico). La intensidad del color verde dependerá de la cantidad de amonio presente en el

destilado.

Existen dos criterios para detener la destilación. Tiempo de destilación y volumen de

destilado recogido en la trampa. El criterio de volumen de destilado permite mayor

respetabilidad de resultados, siempre y cuando se escoja un volumen que garantice la

total destilación del amoniaco presente.

Etapa de digestión: la medición del nitrógeno de la muestra se consigue re3lizando una

titulación del destilado con acido sulfúrico diluido, (titulación acido débil-acido fuerte).

La reacción que ocurre durante la titulación es la siguiente:

2H2BO3-  + H2SO4  2H3BO3 + SO4

-2

La titulación finaliza cuando se observa un cambio en la coloración (debido a la

solución indicadora) de verde a gris-morado en la solución. El volumen de acido

sulfúrico utilizado es el dato que se utiliza para calcular los miligramos de nitrógeno

existentes en la muestra.

A partir de la recolección de datos semanales de la muestra analizada se analiza los

resultados usando el método a continuación:

MÉTODO INTEGRAL

Este método se basa en suponer un orden de reacción, es decir, suponer un valor de n en

la ecuación (1) e integrar. Si los valores experimentales se ajustan a la función obtenida

de la integral, el orden de reacción supuesto será el correcto y del ajuste a la función se

 podrá calcular el valor de la constante cinética.

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Por ejemplo: Para n=1, la ecuación (1) tomará la siguiente forma:

1 A

n

 A

 AC k kC 

dt 

dC 

  (2)

Separando variables e integrando con los límites de integración: t=0 CA= CA0 , t= t

CA= CA, se obtiene:

t k C 

C 

 A

 Aoln

  (3)

Si al representar frente al tiempo se obtiene una recta que pase por elorigen de coordenadas, la ecuación cinética para este proceso será de primer orden, y el

valor de la constante cinética será el de la pendiente de la recta obtenida (Figura 1).

Figura 1. Aplicación del método integral para ecuaciones cinéticas de primer orden

De este modo, se van probando diferentes órdenes de reacción, eligiendo aquél en el que

los datos experimentales se ajusten mejor a la función integrada.

tiempo

C 

C   0ln

 pendiente =k 

0