项目 植物中全氮的测定

项目植物中全氮的测定

氮是植物的主要营养元素，植物的氮素营养状况是关系到其生长和产量形成与品质改善的重要因素，因此，掌握作物全氮含量，在生产和科研上有其重要的意义。

一般植物含氮占干物重的0.3-5%，因作物种类、器官、发育时期不同而异，植物体内的氮素主要以有机氮如蛋白质和氨基酸等形态存在于植物组织中，所以植物全氮的测定可用蒸馏法、扩散法、比色法等，通常用蒸馏法最多。以H2SO4—混合加速剂消煮法和H2SO4—H2O2消煮法两种消煮方法最常用。同时适应蒸馏法、扩散法、比色法等方法的测定。混合加速剂消煮是一种公认的标准方法；H2SO4—H2O2消煮法的消煮液可同时适应N、P、K 测定。

1教学目标

通过对本实验项目的教学，要求学员实现如下目标：

1.1掌握本实验项目测试所用试剂的性质、配制方法、贮存及使用方法；

1.2掌握本实验项目测试所用仪器的使用方法及注意问题；

1.3掌握本实验项目测试取样方法、处理方法以及称取方法；

1.4掌握本实验项目测试原理及操作流程。

2教学任务

使学员能够利用本实验项目的方法，独立完成对植物样品中全氮含量的测试分析。

下面介绍上述两种消煮定氮方法，可供选用。

3方法一H2SO4—混合加速剂消煮•蒸馏法

3.1实践操作

3.1.1主要仪器

分析天平（感量0.0001 mg）、消煮炉、半微量定氮器、半微量滴定管、三角瓶(150 ml)等。

3.1.2试剂准备

(1)浓H2SO4（化学纯，比重1.84，无氮）。

(2)10 mol·L-1 NaOH溶液：称取NaOH 420 g于硬质烧杯中，加400 ml蒸馏水溶解，不断搅拌，使其全部溶解，冷却后转入塑料瓶中，加塞，防止吸收CO2，放置几天后待碳酸钠沉淀后，将全部清液吸入盛有160 ml左右的无CO2的水的烧杯中，加去CO2的水至一升，贮存于塑料瓶中。

(3)甲基红—溴甲酚绿混合指示剂：称取溴甲酚绿0.5g，甲基红0.1g溶于100 ml乙醇中。

(4)2%H3BO3指示剂溶液：20 g H3BO3（化学纯）溶于1升水中。将2%的硼酸溶液与混合指示剂100:1混合，用稀HCl或稀NaOH调节至紫红色，pH为4.8。

(5)硫酸标准溶液，C（1/2H2SO4）=0.1 mol·L-1；每升水中注入2.88 ml浓H2SO4,摇匀后用0.1 mol·L-1碳酸钠标准溶液标定。

(6)硫酸标准溶液，C（1/2H2SO4）=0.02 mol·L-1；用0.1 mol·L-1H2SO4标准溶液稀释5倍即成。

(7) 混合加速剂：100 g硫酸钾和10 g硫酸铜，放在研钵中研磨，混匀，过0.5mm筛。

3.1.3操作流程

（1）消煮：称取烘干的植物样品0.1*** g (通过0.5 mm筛孔)，放入消化容量管中，加几滴水湿润，加混合加速剂1-2g再加浓H2SO43 ml，盖上小漏斗后，静置4—6小时（最好是过夜），待管中样品被酸液浸透部分碳化后，再进行消煮。

备好MKL-2可控消煮炉，将消化容量管放入支架上，插入消煮炉的加热孔中，打开电源开关通电加热。约20分钟，炉孔温度280℃左右（在消煮炉测温孔中插入一支0-500℃的温度计，观察炉体温度变化，以便控制），控制恒温，维持低温加热，以防消煮液冒沫上溢。

这时可将炉温调到420℃时再控制恒温，在此期间，如发现有的管壁上附有黑点（未消化完全的有机物），则需要将其取出，小心摇晃，将其洗到消煮液中氧化分解。待消煮液全部呈透明的蓝绿色时，关闭电源开关。继续消煮5分钟，这时已消化完全，取下待蒸馏。全过程需1.5~2小时左右。同时做空白试验。

（2）蒸馏：将消化管中的消化液全部洗入半微量蒸馏器的定氮内室中，每次用少量的水，洗3~4次，使定氮器内室溶液总体积不超过30ml，在150ml三角瓶中加入2%的含混合指示剂的硼酸溶液5ml，置于蒸馏器冷凝管下端，使冷凝管口紧靠硼酸液面。而后，用量筒取10 mol·Ｌ-1NaOH溶液20ml,从蒸馏器的加碱口中把碱加入到内室中与消煮液混合，马上关闭好蒸馏器的加碱口和加样口。开起蒸气通入开关，通入蒸气进行蒸馏。当蒸馏液的体积约有50ml，即可停止蒸馏（用红色石蕊试纸检验时不变蓝）。取下三角瓶用气压差的原理，倒吸的方法洗去蒸馏器中的废液，以备下一样品使用。

（3）滴定：将0.02 mol·L-1的硫酸标准溶液装入半微量滴定管中，滴定硼酸吸收的氨，滴定过程中颜色由蓝绿至蓝紫突变为紫红色即为终点。计下硫酸的用量。

（4）空白实验：在样品测定的同时进行空白试验，以校正试剂和滴定的误差。

（5）结果计算；

全N（g·kg-1）=[（V-V0）×C×0.014×1000]/m

式中：

V ——滴定样品时所用标准酸的体积，ml；

V0 ——滴定空白时所用标准酸的体积，ml；

C ——为标准酸的摩尔浓度，mol·L-1；

m ——称取样品质量，g；

0.014 ——为氮的毫摩尔质量，g。

3.2问题探究

3.2.1测试原理

植物组织中的含氮有机化合物，在混合加速剂（K2SO4—CuSO4）的参与下，用浓硫酸消煮分解，使其中所含的氮转化为氨，与硫酸结合生成硫酸铵，然后加碱蒸馏，用硼酸溶液吸收氨，用标准酸滴定之。

在高温下硫酸是一种强氧化剂，能氧化有机化合物中的碳,生成CO2，从而分解有机质。反应式如下：

100℃以上

H2SO4 SO3+H2O

2SO2+2[O]

2SO

C+2[O] CO2

样品中的含氮有机化合物,如蛋白质在浓H2SO4的作用下,水解为氨基酸,氨基酸又在H2SO4的脱氨作用下,还原成氨,氨与硫酸结合形成硫酸铵留在溶液中.反应式如下:

水解

蛋白质各种氨基酸

H+

NH2CH2COOH+3H2SO4 NH3+ 2CO2+3SO2+4H2O

2NH3+H2SO4 (NH4)2SO4