Phương pháp Kjeldahl được sử dụng rộng rãi trong công nghệ thực phẩm, dược phẩm, … để xác định tổng lượng nitrogen. [đã giải]

Phương pháp Kjeldahl được sử dụng rộng rãi trong công nghệ thực phẩm, dược phẩm, … để xác định tổng lượng nitrogen. Phương pháp này có thể được tiến hành theo ba giai đoạn chính như sau:
– Giai đoạn (i): Cân chính xác m1 gam mẫu cần phân tích và cho vào ống nghiệm chứa dung dịch H2SO4 98% dư và chất xúc tác. Đun nóng hỗn hợp. Nitrogen trong các chất hữu cơ có trong mẫu như protein, nucleic acid, … sẽ được chuyển hóa thành ammonium sulfate ((NH4)2SO4).
– Giai đoạn (ii): Hỗn hợp thu được sau giai đoạn (i) được cho phản ứng với dung dịch NaOH dư thì thu được chất Y1 chứa nitrogen (phản ứng 1). Chưng cất bằng hơi nước hỗn hợp chứa Y1 và dẫn sản phẩm qua bình chứa V1 mL dung dịch HCl 0,1000 M để toàn bộ lượng Y1 bị hấp thụ (phản ứng 2).
– Giai đoạn (iii): Lượng dung dịch HCl còn dư sau giai đoạn (ii) được xác định bằng phương pháp chuẩn độ acid – base thì thấy tiêu tốn V2 mL dung dịch chuẩn NaOH 0,1000 M (phản ứng 3).
a) Viết các phương trình hóa học ứng với các phản ứng 1, 2 và 3.
b) Coi toàn bộ lượng nitrogen trong mẫu ban đầu được chuyển hóa thành Y1 sau hai giai đoạn (i) và (ii) và không có các chất khác tác dụng với HCl trong giai đoạn (ii), hãy thiết lập công thức tính % khối lượng nitrogen (N) (%N) trong m gam mẫu ban đầu theo V1, V2, m1.
c) Để xác định hàm lượng protein trong mẫu sữa theo phương pháp trên, người ta sử dụng hệ số chuyển đổi ƒ. Theo đó, % khối lượng protein trong mẫu sữa (%p) liên hệ với %N trong mẫu theo công thức:
%p = %N × ƒ
Xác định ƒ nếu % khối lượng nitrogen trung bình trong protein của mẫu sữa là 15,67%. Coi toàn bộ lượng N của mẫu sữa chỉ được cung cấp bởi protein.
d) Một sự việc chấn động đã xảy ra vào năm 2008 khi một số công ty sản xuất sữa bột đã trộn melamine (có công thức như hình bên) vào sản phẩm nhằm gian lận hàm lượng protein trong sữa, dẫn tới những hậu quả vô cùng nghiêm trọng.

Giả sử toàn bộ nitrogen có trong melamine (M = 126 g/mol) chuyển hóa thành ion ammonium và được định lượng theo phương pháp Kjeldahl ở trên với cùng hệ số chuyển đổi ƒ, hãy xác định khối lượng protein (theo gam) bị gian lận bởi sự có mặt của 1,000 gam melamine trong mẫu sữa.