Düngemittel werden in der Landwirtschaft eingesetzt, um wachsenden Pflanzen mehr wichtige Nährstoffe zuzuführen. Die so genannten "NPK"-Dünger liefern den Pflanzen diese Nährstoffe mit ihren drei Hauptkomponenten (N - Stickstoff, P - Phosphor, K - Kalium). In Düngemitteln wird Stickstoff hauptsächlich in drei Formen bereitgestellt: als Ammoniumnitrat (NH4NO3), Ammoniak (NH3) und Harnstoff (H2NCONH2). Aufgrund der unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften sowie der Aufnahme- und Freisetzungskinetik werden Mischungen der stickstoffliefernden Verbindungen verwendet. Durch die Verwendung solcher Mischungen wird das Problem von Verbrennungen an Blatträndern der Pflanzen, die durch einen Überschuss an Stickstoff verursacht werden, verringert.
Die Bestimmung der einzelnen stickstoffliefernden Komponenten ist oft eine mühsame Arbeit. Die thermometrische Titration bietet die Möglichkeit, die Menge an Ammoniumstickstoff und Harnstoffstickstoff in einer einzigen Titration mit Natriumhypochlorit als Titriermittel schnell zu bestimmen.
Diese Application wird an zwei verschiedenen festen NPK-Düngern demonstriert. Für die Analyse werden Stammlösungen der Festdünger hergestellt. Die Festdünger werden genau in einen Messkolben eingewogen und in warmem Wasser aufgelöst.
Die Analyse wird mit einem Titrotherm 859 durchgeführt, der mit einer Thermoprobe ausgestattet ist. Um den manuellen Umgang mit Chemikalien zu vermeiden, werden alle Lösungen automatisch mit einem 846 Dosing Interface dosiert.
Die Titration basiert auf der Reaktion zwischen Natriumhypochlorit und Ammoniumstickstoff bzw. Harnstoff. Bromid wird als Katalysator für die Reaktion verwendet. Da Harnstoff langsamer mit Hypochlorit reagiert als Ammoniumstickstoff, ergeben sich zwei Endpunkte.
Vor der Titration wird die Probe in das Titrationsgefäß pipettiert. Alle erforderlichen Hilfslösungen werden automatisch zudosiert, und das Gefäß wird mit entionisiertem Wasser auf ein Gesamtvolumen von 50 mL aufgefüllt. Danach wird die Lösung bis nach dem zweiten exothermen Endpunkt mit Natriumhypochlorit titriert.
Titrationskurven mit zwei Endpunkten erhält man, wenn die Probe Ammonium und Harnstoff enthält. Eine beispielhafte Titrationskurve ist in Abbildung 2 dargestellt. Je nach Harnstoffmenge in der Probe kann eine zusätzliche Aufstockung der Probe den Nachweis von Harnstoff verbessern und sicherstellen, dass ein zweiter Endpunkt gefunden wird.
| NPK 17-8-10 | NPK 15-15-15 | |
|---|---|---|
| w(NAmmoniak) / % | 11.31 | 11.98 |
| s(rel)Ammoniak / % | 0.70 | 0.31 |
| w(NHarnstoff) / % | 4.51 | 2.03 |
| s(rel)Harnstoff / % | 0.69 | 2.35 |
Die thermometrische Titration ist eine sehr schnelle und genaue Methode zur Bestimmung des Ammonium- und Harnstoffgehalts in Düngemitteln in einer Titration. Die Methode ermöglicht eine Differenzierung dieser beiden Komponenten mit einer Bestimmungszeit von weniger als 3 Minuten.
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Interne Referenz: AW TI CH1-1299-112019