Kjeldahl-methode

Een Kjeldahl-kolf met een mestmonster en zwavelzuur aan de kook.

De eerste stap degradeert de organische verbindingen en bindt de vrijgekomen stikstof tot ammonium. Hiervoor brengt men het monster in oplossing en verzuurt men vervolgens de oplossing met zwavelzuur en/of fosforzuur. Ook voegt men een Kjeldahl-tablet of Kjeltab toe dat katalysatoren bevat. In het begin van de 20e eeuw was dit vooral zuivere kwik, maar omwille van de toxiciteit is men overgestapt op seleen, koper of titanium. Dit mengsel verhit men vervolgens tot 400°C:

${\displaystyle \mathrm {monster\ +\ H_{2}SO_{4}\longrightarrow \ (NH_{4})_{2}SO_{4}\ +\ CO_{2}\ +\ SO_{2}\ +\ H_{2}O} }$

Het mengsel wordt afgekoeld tot kamertemperatuur en vervolgens wordt natriumhydroxide toegevoegd totdat een hoge, dus sterk alkalische, pH bereikt wordt:

${\displaystyle \mathrm {(NH_{4})_{2}SO_{4}\ +\ 2\ NaOH\ \longrightarrow \ Na_{2}SO_{4}\ +\ 2\ H_{2}O\ +\ 2\ NH_{3}} }$

Op dit mengsel wordt vervolgens een stoomdestillatie uitgevoerd. Opdat er niet te veel stoom ontsnapt, wordt een boorzuur-indicatoroplossing toegevoegd en laat men de stoom onder het wateroppervlak condenseren:

${\displaystyle \mathrm {H_{3}BO_{3}\ +\ H_{2}O\ +\ NH_{3}\ \longrightarrow \ NH_{4}^{+}\ +\ B(OH)_{4}^{-}} }$

Het ammoniak in de stoom heeft met het boorzuur gereageerd tot een ammonium-boraatcomplex waarbij waterstofionen werden opgenomen. Deze stijging van de pH wordt gemeten door te titreren met een sterk zuur, zoals zoutzuur:

${\displaystyle \mathrm {NH_{4}^{+}\ +\ B(OH)_{4}^{-}\ +\ HCl\ \longrightarrow \ NH_{4}Cl\ +\ H[B(OH)_{4}]} }$

Als indicator wordt een mengsel van methyleenrood en methyleenblauw in ethanol gebruikt. Door te vergelijken met een blanco kan men berekenen hoeveel zuur men extra heeft moeten titreren en dus hoeveel stikstof er in het monster zat.