アプリケーション（技術資料）

尿素は主に窒素肥料として広く利用され、脂肪酸との複合体形成は分離・精製にも応用されています。本ノートでは、ラマン分光法によるエタノール中の尿素濃度の定量と、ステアリン酸との固体包接化合物に含まれる尿素割合の算出方法を紹介します。

Three different suppressor systems are compared in terms of sensitivity. Additionally, binary gradient elution was applied to analyze phosphates in the presence of mono- and divalent ions.

Thermometric titration can solve application problems that potentiometry cannot solve at all, or at least not satisfactorily.

The photometric determination of nitrate is limited by the fact that the respective methods (salicylic acid, brucine, 2,6-dimethyl phenol, Nesslers reagent after reduction of nitrate to ammonium) are subject to interferences. The direct potentiometric determination using an ion-selective nitrate electrode causes problems in the presence of fairly large amounts of chloride or organic compounds with carboxyl groups. The polarographic method, on the other hand, is not only more rapid, but also practically insensitive to chemical interference, thus ensuring more accurate results. The limit of quantification depends on the matrix of the sample and is approximately 1 mg/L.

このApplication Bulletinでは、カール・フィッシャーによる容量水分測定の概要をご覧いただけます。その他に、電極、サンプル、および水標準液の取り扱いについて説明しています。ここで説明される手順およびパラメータはASTM E203に準ずるものです。

食品から硝酸塩を過剰に摂取すると、特に小さな子供や感受性の高い大人にチアノーゼが起こることが以前から知られています。WHO の規格では、人が c(NO3-) ≥ 50 mg/L の硝酸塩を摂取すると危険とされています。しかし、最近の研究では、人体内の硝酸塩濃度が高すぎると、（亜硝酸塩を介して）発がん性が指摘され、さらに危険なニトロソアミンが生成される可能性があることが明らかになりました。硝酸アニオンを測定するための既知の測光メソッドは、時間がかかり、広範囲にわたる干渉を受けやすくなります。硝酸塩分析の重要性がますます高まる中、選択的かつ迅速で、比較的正確な分析法の要求も高まっています。この技術資料では、水サンプル、土壌抽出物、肥料、野菜、飲料の硝酸塩濃度を迅速測定した応用例を紹介しています。

アンモニア/アンモニウムの測定のためのよく知られた測光法は正確ではあるものの、かなりの時間を要します (ネスラー法では30分、インドフェノール法では90分の反応時間)。これらのメソッドの更なる短所は、透明な溶液しか測定できないという点です。不透明な溶液は、まず時間のかかる手順を踏んで透明にしなければなりません。イオン選択性アンモニア電極ではこういった問題がありません。廃水、液肥、尿、ならびに土壌浸出液においても容易に測定を実施することができます。特に真水および廃水サンプルに対して、ISO 6778、EPA 350.2、EPA 305.3 ならびに ASTM D1426 など、いくつかの規格においてイオン測定によるアンモニウムの分析が説明されています。この Application Bulletin では、これらの規格に準じた測定について、他のサンプルの測定や、アンモニアイオン選択性電極の扱い方についての一般的なヒントやコツとともに説明されています。イオン選択性アンモニア電極によるアンモニウム塩中のアンモニア、硝酸塩中の硝酸含有量、ならびに有機化合物中の窒素含有量の測定は、苛性ソーダが過剰に添加される状況下でアンモニウムイオンがアンモニアガスとして放出される原理に基づいています:NH4+ + OH- = NH3 + H2O電極皮膜により、アンモニアは通過拡散することができます。内部溶液のpH値の変化は、ガラス複合電極にてモニタリングされます。測定される物質がアンモニウム塩の形で存在しない場合、まずその形に変換されなければなりません。有機窒素化合物、特にアミノ化合物は、濃縮硫酸で加熱することでケルダール法に準じて分解されます。炭素は、有機窒素が定量的に硫酸アンモニウムに変換される過程で、二酸化炭素に酸化されます。

カリウムは最も一般的な要素の1つであり、多くのミネラルやその他のカリウム化合物中に見られます。これは必須無機栄養素であり、細胞代謝や細胞成長といった多くの細胞機能に関わっているため、人間、動物、植物に重要なものです。こういった理由から、カリウムの欠乏、または大量摂取により引き起こされ得る問題を抑えるため、食品や土壌中のカリウム含有量を明示できるようにすることは重要です。この文書では、イオン選択性電極を用いた炎光光度メソッドおよび直接測定、または標準添加技術に対する代替法について説明しています。複合カリウムイオン選択性電極 (ISE) を用いた様々なマトリックスにおけるいくつかのカリウムの測定について、ここで紹介されています。加えて、最良の測定実務のための一般的なヒントや秘訣、コツが挙げられています。

このApplication Bulletinでは、カール・フィッシャーによる電量法水分測定の概要をご覧いただけます。その他に、電極、サンプル、および水標準液の取り扱いについて説明しています。ここで説明される手順およびパラメータはASTM E1064に準ずるものです。

Sulfate can be rapidly and easily titrated thermometrically using a standard solution of Ba2+ as titrant. In industry, the widespread procedure is applied to the determination of sulfate in wet-process phosphoric acid. This bulletin deals with the determination of sulfate in granular fertilizers such as MAP (monoammonium phosphate), DAP (diammonium phosphate) and TSP (triple superphosphate). Results are reported as percentage of elemental sulfur, %S.

Sulfate can be rapidly and easily titrated thermometrically using a standard solution of Ba2+ as titrant. In industry, the widespread procedure is applied to the determination of sulfate in wet-process phosphoric acid.

Phosphate can be rapidly and easily titrated thermometrically using a standard solution of Mg2+ as titrant. The phosphate-containing solution is basified and buffered with NH3/NH4Cl solution before titration. The formation of insoluble MgNH4PO4 is exothermic. The method is a titrimetric adaptation of a classical gravimetric procedure. This bulletin deals with the determination of phosphate in phosphoric acid and granular fertilizers such as MAP (monoammonium phosphate), DAP (diammonium phosphate) and TSP (triple superphosphate). Results are reported as percentage of P and P2O5.

The phosphoric acid content can be easily titrated with a standardized solution of 2 mol/L NaOH. The interfering calcium content in phosphoric fertilizer can be eliminated by adding a saturated oxalate solution.

EC-SERSは、電気化学的に活性化した金スクリーン印刷電極（Au SPEs）を用いることでラマン感度を向上させ、複雑な前処理や装置を必要とせずに迅速かつ簡便に農薬を検出することを可能にします。

Determination of ammonium, magnesium, and calcium in a fertilizer using cation chromatography with directconductivity detection.

Determination of ammonium, potassium, magnesium, and calcium in a liquid fertilizer using cation chromatography with direct conductivity detection..

Determination of soluble orthophosphate ions, for example soluble phosphate in fertilizers such as DAP.

Determination of low levels of sulfate (to approximately 20mg/L SO42-) by thermometric titration.

リンは植物の主要栄養素であり、エネルギーを要する多くの生物学的プロセスに関与するDNAおよびアデノシン三リン酸 (ATP) の構成成分です。植物に対して最も利用しやすいリンの形状はリン酸二水素であるように、肥料ではリンはリン酸塩という形態で存在します。リン含有量を知ることは、植物のための肥料を正しく選択するための助けとなります。伝統的に、リン酸塩は重量測定 (時間浪費の大きな方法) または分光測定 (高価な計測装置) にて測定されます。このApplication Noteでは、マグネシウムを用いた沈殿滴定にてリン酸塩を測定する代替メソッドが紹介されています。リン含有量 6.5～17% の様々な固形物および液体のNPK肥料が分析されました。TETによる分析では、液体NPK肥料の場合はサンプル前処理は不要、固形物NPK肥料の場合必要なのは最小限のサンプル前処理のみです。一回の測定におよそ5分かかります。

Determination of ammonium ions in ammonium salts and mixtures containing ammonium ion.

This Application Note supplements AN-H-003 with the treatment of the standard addition of sulfate as sulfuric acid. This technique may be contemplated when either sulfate levels are too low for a satisfactory direct titration, or when the sample matrix hinders endpoint detection, leading to poor precision and accuracy.

硫黄は植物のための副次的栄養素であり、葉緑体の生育と機能に不可欠です。肥料には、硫黄は通常、硫酸塩という形態で提供されています。伝統的に、硫酸塩含有量はバリウムを用いた沈殿物による重量測定で測定されます。このメソッドの欠点は、非常に長い時間がかかり、かつ面倒な分析手順を要することです。このApplication Noteでは、硫酸塩を塩化バリウムを用いた沈殿滴定にて測定する代替メソッドが紹介されています。硫黄含有量 1～8% の様々な固形物および液体NPK肥料が分析されました。TETによる肥料中の硫酸塩の分析では、液体NPK肥料の場合はサンプル前処理はまったく不要、固形物NPK肥料の場合必要なのは最小限のサンプル前処理のみです。一回の測定におよそ3分しかかかりません。メソッドの感度を高めるためにサンプルには標準硫酸溶液がスパイキングされ、それは結果計算の際に考慮されます。

肥料は、植物を育てるための必須栄養素をより多く供給するため、農業分野において用いられます。いわゆる「NPK」肥料は、3つの主要成分 (N - 窒素、P - リン酸、K - カリウム) によって植物にそのような栄養素を与えます。肥料中では窒素は、硝酸アンモニウム (NH4NO3)、アンモニア (NH3) ならびに尿素 (H2NCONH2) の3つの形態で主に供給されます。 窒素に関与する個々の物質の測定は、しばしば困難な作業となります。TETにより、アンモニア性窒素と尿素性窒素の量を次亜塩素酸ナトリウムを滴定試薬として用いた1度の滴定にて迅速に測定できるようになります。

カリウムは、水質規制および植物の生育において重要な役割を果たしているように、植物にとっての主要栄養素です。NPK肥料には、他の2つの主要栄養素である窒素やリン酸とならんで、カリウムも含まれています。NPK 肥料の品質およびカリウムの含有量を知ることにより、計画栽培、コスト削減、ならびに収益増加を見込んだ最適な施肥管理が可能となります。伝統的に、カリウムは重量測定または炎光光度法を用いて測定されます。このApplication Noteでは、カリウムを沈殿滴定にて測定する代替メソッドが紹介されています。カリウム含有量 10～27% の様々な固形物および液体NPK肥料が分析されました。存在する全てのアンモニアが取り除かれた後、カリウムはおよそ5分で確実に測定することができます。

炭酸カリウムは、通常、古代の内海が蒸発した後に堆積した鉱石から採掘されます。その後カリウム塩は、蒸発池で精製されます。このプロセスの終わりに、炭酸カリウムが一般的に塩化カリウムとして得られます。炭酸カリウムは主に、植物の必須栄養素であるカリウムを供給する肥料として用いられます。くわえて、化学産業において、および医薬品の生産にも使用されます。 炭酸カリウム中のカリウム含有量は、一般的に炎光光度法 (F-AES) またはICP-OESによって測定されます。しかしながら、これらの技術には多くの投資とランニングコストがかかります。TET（温度滴定）として伝統的に用いられてきた重量沈降反応を適用することで、炭酸カリウム中のカリウム含有量を数分以内に迅速かつ安価に測定することが可能となります。

窒素は植物のための必須栄養素であるため、多くの肥料に不可欠な成分です。これは主にアンモニアまたは硝酸塩として、様々な形で肥料中に存在します。窒素の濃度と存在形態を知ることは、植物のために肥料を正しく選択するための手助けとなります。そのため、肥料製造者のために、製品中のアンモニウム態窒素濃度を示す必要があります。この Application Note では、標準添加剤を用いて液肥中のアンモニウムをいかに測定するかが紹介されています。

NPK肥料は主に、植物の健全な生育に必要とされる3つの一次栄養素 (窒素、リン、カリウム) から構成されています。これらは液体でも顆粒状でも入手可能ですが、最も一般的に使われるのは後者の方です。肥料の品質および成分を知ることにより、計画栽培における最適な利用や使用する肥料の分量の最適化が可能となります。これによりコスト削減と植物の生育の改善が促され、より良い収穫を見込むことができます。カリウムを評価するには、火炎光度法、滴定、あるいはイオン測定などといった複数のメソッドを用いることができます。この文書では、迅速かつ安価でメソッドを扱いやすい標準添加によってカリウム含量が測定されています。

メラミンの水分含有量は、50℃で緩衝能を持つ溶媒混合物を用いて、カールフィッシャー水分計により測定されます。

特殊化学品は複数の品質要件を満たす必要があります。ほとんどすべての分析証明書および仕様に見ることのできるこれら品質要件の一つは水分です。水分測定の標準メソッドはカール フィッシャー滴定です。メソッドには再現可能なサンプル前処理、化学薬品、廃棄物処理が必要となります。あるいは水分測定に近赤外分光法 (NIR) を使用することもできます。この技術を適用すれば、前処理なしで、化学薬品も使用せずに分析することができます。

この技術資料では、迅速かつ試薬フリーで分析できる近赤外分析計 (NIR) によるさまざまな肥料製品の水分量の測定を紹介しています。

Metrohm’s MIRA XTR handheld Raman spectrometer enables fast, reagent-free identification of phosphate species, enabling continuous monitoring of dynamic systems.

Raman spectroscopy with PLS modeling enables rapid, accurate, nondestructive quantification of the total phosphate content in solution with minimal sample preparation.

ラマン分光法は、溶液中のリン酸種と硫酸種を検出し、リン酸肥料の生産を最適化し、製品品質を向上させるための高速な代替方法です。

Determination of nitrate and sulfate in a fertilizer after acid digestion using anion chromatography with conductivity detection after chemical suppression.

Determination of nitrate and phosphate in a liquid fertilizer using anion chromatography with conductivity detection after chemical suppression.

亜硝酸塩は、水溶液中での電位差逆滴定により定量します。過剰に加えた過マンガン酸カリウムを、硫酸第一鉄アンモニウム（モール塩）で滴定し、Pt-ティトロードを用いて測定します。

キレート剤（錯化剤）は、コバルト、鉄、マンガンなどの微量栄養素と結合させるために肥料中で使用されています。 EN 13368-1 では、EDTA、HEDTA、および DTPA の定量方法が規定されています。サンプルの前処理として、これら3種のキレート剤と錯体を形成させるためにFe³⁺（三価鉄）を添加します。 生成された錯体は陰イオン交換カラム上で分離され、過塩素酸を添加した後に紫外可視吸光光度法（UV/VIS）により検出されます。

土壌中の六価クロム (クロム酸塩) は発がん性を有するため、最小限に抑える必要があります。クロム酸塩は、Cr(VI)を含む肥料を使用することで土壌に取り込まれる場合があります。このクロム酸の多くは、有機物の酸化にょってCr(III)に還元されます。残存するクロム酸塩は、1,5-ジフェニルカルバジドによるポストカラム反応およびそれに続く538 nmでの可視検出を伴うイオンクロマトグラフィーの後続するアルカリ消化により、ISO 15192に準じて測定されます。EN 16318の工程Bはアルカリ消化と、肥料と同じ分析工程を採用しています。

肥料無しでの大規模な農業は、現代ではもはや不可能となりました。80億弱の人々、ならびに家畜や産業用途のための十分な量を栽培・生産するために、様々なタイプの土壌の独自のニーズに対応する多様な栄養成分の肥料が出回っています。特定の土壌のための理想的な肥料を選択する手がかりとして、肥料の成分に関する情報 (例えば全窒素、りん、およびカリウムなど) を利用することができます。 従来、こういった構成成分は重量法 (リン、カリウム、または硫酸塩など) またはICP-OES (リンやカリウムなど) で測定されます。これらのメソッドには、面倒なサンプル前処理に加えて分析に時間がかかる (重量法)、あるいはランニングコストがかかる高価な計装装置が必要とする (ICP-OES) という短所があります。このホワイトペーパーでは、様々な肥料における多様な栄養素の含量に関する情報を提供するためにTETがいかに迅速かつ廉価なメソッドの代替法となり得るかについて詳しく述べられています。

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