Porcentaje de nitrógeno en un alimento a partir de una valoración

, por F_y_Q

Se tienen 2 g de un producto alimenticio que son descompuestos mediante reacciones químicas, por lo que el nitrógeno pasa al estado de ión amonio. Después del ataque el líquido se diluye, se alcaliniza y se destila. El NH_3 desprendido se neutraliza con 25 mL de H_2SO_4 (0,5 N). Al final de la destilación, el exceso de ácido se valora con NaOH, gastándose 16,4 mL de la solución 0,5 M. Determina el porcentaje de nitrógeno en el producto.


SOLUCIÓN:

La estrategia para resolver el problema será ir deshaciendo el camino analítico que nos indica el enunciado que se ha realizado.

Moles de ácido sobrantes.
Los moles de base consumidos son:
n_{NaOH} = 16,4\cdot 10^{-3}\ \cancel{L}\cdot \frac{0,5\ mol}{\cancel{L}} = 8,2\cdot 10^{-3}\ mol
La reacción de neutralización es:
2NaOH + H_2SO_4\ \to\ Na_2SO_4 + 2H_2O
Los moles de ácido que habrá reaccionado con los moles de NaOH calculados serán:
8,2\cdot 10^{-3}\ \cancel{mol\ NaOH}\cdot \frac{1\ mol\ H_2SO_4}{2\ \cancel{mol\ NaOH}} = 4,1\cdot 10^{-3}\ mol\ H_2SO_4

Moles de ácido usados en la neutralización del amoniaco:
Serán la diferencia entre los moles de H_2SO_4 usados y los que hemos calculado que sobraron y fueron valorados con el NaOH. Como el ácido es diprótico, la molaridad del ácido es la mitad que su normalidad:
n_{H_2SO_4} = 25\cdot 10^{-3}\ \cancel{L}\cdot \frac{0,25\ mol}{\cancel{L}} = 6,25\cdot 10^{-3}\ mol
Habrán sido usados en la neutralización del amoniaco:
(6,25\cdot 10^{-3} - 4,1\cdot 10^{-3}) = 2,15\cdot 10^{-3}\ mol\ H_2SO_4
La reacción de neutralización es:
2NH_3 + H_2SO_4\ \to\ (NH_4)_2SO_4
Serán el doble de moles de nitrógeno los que contenía el alimento, es decir, 4,3\cdot 10^{-3}\ mol\ N.

Masa de nitrógeno contenida en el alimento:
4,3\cdot 10^{-3}\ \cancel{mol}\ N\cdot \frac{14\ g}{1\ \cancel{mol}} = 6\cdot 10^{-2}\ g\ N
Ahora solo nos queda calcular la el porcentaje que representa esta masa en el total de la masa del alimento:

\frac{6\cdot 10^{-2}\ \cancel{g}}{2\ \cancel{g}}\cdot 100 = \bf 3\%