PENENTUAN KADAR NITROGEN TOTAL DENGAN METODE KJEDAHL

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Analisis kadar nitrogen total dapat dilakukan di industri makanan dan pupuk.

Industri pupuk menganalisis kandungan N dalam pupuk NPK, pupuk ZA, dan pupuk

lainnya yang mengandung unsur nitrogen (N). Industri makanan akan menganalisis

kadar protein berdasarkan kandungan nitrogen total (N). Dengan demikian, analisis

nitrogen dengan metode Kjedahl sangat diperlukan di industri dan alat ini umumnya,

dimiliki oleh industri besar, seperti Indofood, Unilever, Pupuk Kujang.

1.2 Tujuan Percobaan

a. Menjelaskan prinsip penentuan kadar nitrogen atau protein dalam cuplikan

dengan metode mikro Kjedahl secara benar dan jelas

b. Menjelaskan tahapan proses penentuan kadar nitrogen dalam cuplikan

dengan metode mikro Kjedahl sesuai penjelasan pembimbing

c. Mengoperasikan proses destruksi, destilasi mikro Kjedahl, dan dosimat

sesuai prosedur

d. Melakukan percobaan penentuan nitrogen atau protein dengan metode

Kjedahl di laboratorium sesuai prosedur

e. Menghitung kadar nitrogen total atau protein dalam cuplikan berdasarkan

hasil percobaan

II. LANDASAN TEORI

Destilasi Kjedahl berfungsi untuk menentukan kadar nitrogen total yang

terkandung dalam cuplikan. Material atau bahan yang mengandung senyawa N

seperti pupuk (urea, NPK, nitrat, ZA), bahan makanan, sayuran, buah-buahan, dan

lain sebagainya dapat ditentukan kadar nitrogen atau proteinnya. Penentuan kadar

nitrogen total ini melalui tiga tahapan proses pengerjaan yaitu destruksi, destilasi, dan

titrasi.

Destruksi merupakan suatu proses penghancuran senyawa organik seperti protein

(berikatan kovalen) diubah menjadi senyawa anorganik. Material yang digunakan

sebagai destruktor adalah asam sulfat pekat ditambah garam Kjedahl (tembaga sulfat :

natrium sulfat = 1 : 9) sebgai katalis. Pada tahapan ini terjadi reaksi seperti persamaan

(1).

Senyawa N + H2SO4 pekat Garam Kjedahl

(NH4)2SO4

Destilasi adalah suatu proses pemisahan senyawa berdasarkan titik didih. Pada

kasus ini, amonium sulfat ditambah larutan NaOH 30 % bertujuan untuk

membebaskan gas amonia (NH3) dan dengan pemanasan atau destilasi akan

dibebaskan sebgai destilat. Destilat (gas amonia) yang terbentuk ditampung dalam

larutan asam misalnya asam borat (H3BO3) 2% atau asam sulfat encer (H2SO4) yang

telah diberi indikator campuran (mixed indikator). Larutan penampung ini berwarna

merah muda (pink) dan akan berubah warna menjadi hijau muda karena terjadi reaksi

asam borat dengan gas NH3. Reaksi yang terjadi pada tahap ini ditunjukkan seperti

persamaan (2) dan (3) berikut ini.

(NH4)2SO4 + 2 NaOH 2 NH3 + Na2SO4 --(2)

2 NH3 + H3BO3 (merah muda) NH4+ + HBO3

(hijau muda) --(3)

Untuk mengetahui jumlah asam borat yang bereaksi dengan gas amonia yang

terbentuk, maka larutan ini direaksikan dengan asam klorida dengan menggunakan

metode volumetri atau titrasi. Titik ekivalen dicapai pada saat warna larutan berubah

kembali menjadi merah muda atau warna sebelum asam borat digunakan sebagai

penampung destilat. Reaksi yang terjadi ditunjukkan dengan persamaan (4).

H+ + HBO3 (hijau muda) H3BO3 (merah muda) --(4)

Berdasarkan tahapan proses penentuan kadar nitrogen total dalam sampel dapat

dijelaskan bahwa :

Ekivalen asam klorida Ekivalen kadar nitrogen total

Jumlah persen (%) nitrogen total dalam sampel

%N = [(Va-Vo) N x 14 x 100%]/[p]

dengan :

Va = volume asam klorida yang diperlukan untuk titrasi sampel (ml)

Vo = volume asam klorida yang diperlukan untuk titrasi blanko (tanpa sampel)

(ml)

N = konsentrasi asam klorida (N)

14 = berat ekivalen nitrogen

P = berat sampel dalam mg

Kadar protein dalam sampel khususnya makanan

%protein = f x %N

f adalah faktor konversi kandungan N dalam suatu bahan makanan

Harga f beberapa jenis makanan

No. Jenis bahan makanan Faktor konversi (f)

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Bir, sirup, biji-bijian, ragi, makanan ternak, buah-

buahan, the, malt, anggur

Beras

Roti, gandum, makroni, bakmi

Kacang tanah

Kedelai

Kenari

Susu kental manis

6,25

5,95

5,70

5,46

5,75

5,18

6,38

III. ALAT DAN BAHAN

ALAT

1. Gelas kimia 250 ml, 500 ml, 1000 ml

2. Gelas ukur 100 ml dan 50 ml

3. Hot plate

4. Batang pengaduk

5. Seperangkat alat destruktor Buchi

6. Seperangkat alat Dosimat

7. Kertas timbang

8. Spatula

9. Neraca analitik

10. Magnet stirrer

11. Seperangkat alat destilasi Kjedahl

12. Erlenmeyer 100 ml dan 300 ml

13. Lumpang dan alu

14. Water jet vaccum

BAHAN

1. Garam Kjedahl (CuSO4 : Na2SO4 = 1:9)

2. Asam sulfat pekat

3. Aquades

4. Larutan NaOH 60%

5. Larutan HCl 0,5 N

6. Indikator campuran (mixed indikator)

7. Indikator MM

8. Asam borat

9. Boraks (N2B4O7.10H2O)

10. Sample (Susu Dancow)

IV. FLOW CHART KERJA

1. Proses Destruksi

Siapkan empat tabung destrukti yang sudah dibersihkan dan destruktornya di

dalam lemari asam

Tabung pertama diisi sample (susu)

0.5 gram

Tabung kedua diisi sample

(susu)0.75 gram

Tabung ketiga diisi sample

(susu)1 gram

Tabung keempat tidak

diisi sample

1 432

Masukkan 2 butir

batir didih

Masukkan 2 butir

batir didih

Masukkan 2 butir

batir didih

Masukkan 2 butir

batir didih

Masukkan garam kjeldahl kedalam masing-masing tabung sebanyak 7 gram dan

Masukkan H2SO4 pekat sebanyak 20 ml

Tutup dengan tutup yang sudah terhubung dengan jet pump dan jepit dengan klem.

Kemudian nyalakan water jet pump dan destructor dengan memutar tombol pemanas pada angka 8

Amati selama proses sampai larutan berwarna hijau jernih dan gas dalam tabung terhisap semua

Setelah larutan berwarna hijua jernih dan gas habis terhisap matikan destructor dengan memutar tombol

0

Setelah dingin matikan keran dan buka tutup tabung dengan hati-hati.

Tunggu ± 10 menit dan pindahkan tabung ke rak dengan sarung tangan

Tambahkan 100 ml aquadest ke dalam masing-masing tabung dengan sedikit demi

sedikit karena reaksi eksoterm

Kocok dengan cara menggoyangkan secara

perlahan-lahan

Tunggu sampai suhu ruang dan lakukan destilasi

2. Persiapan Penampung Destilasi

Pembuatan Larutan NaOH 30 %

Pembuatan Larutan Asam Borat 2 %.

Larutkan dengan aquadest sampai larutan

menjadi 800 ml

Masukkan ke dalam gelas kimia 1000 ml

Ambil larutan NaOH 60 % sebanyak 400 ml

Masukkan ke dalam penampung pada alat

destilasi

Proses Pemanasan

3. Proses Destilasi

Masukkan ke dalam 4 erlenmeyer masing-masing 100 ml larutan asam borta 2 %

1 2 3 4

Panaskan sampai asam borat semunya larut

Larutkan dengan aquadest 500 ml

Timbang Asam Borat 10 gram dan masukkan ke

dalam gelas kimai 500 ml

Nyalakan Alat Destilasi dan tekan tombol ON tunggu 10 menit

Siapkan tabung destruksi yang berisisi sample dan erlenmeyer yang berisi 100 ml larutan asam

borat 2 %

Hidupkan air kran yang menghubungkan dengan

alat destilasi

Alirkan NaOH dengan membuka katub A dan tutup kembali setelah larutan yang bersisi cuplikan

berwarna hitam

Buka katub B dan tutup katub C, maka proses destilasi sudah berlangsung

Tunggu sampai volume dalam labu Erlenmeyer sekitar 150 ml

Bilas pipa yang ada pada tabung

destruksi dan pipa pada labu

erlenmeyer

Keluarkan tabung destruksi menggunakan penjepit khusus dan tangan kiri memakai sarung tangan

Tutup katub B dan amati larutan dalam tabung

destruksi yang mengalir ke pembuangan

Turunkan labu Erlenmeyer

Lakukan Titrasi destilat dengan HCl dalam dosimat.

Tekan tombol GO sampai warna pink

Labu 1 Labu 1 Labu 1 Labu 1

Catat volume HCl yang diperlukan oleh masing-masing labu

4. Standarisasi HCl

Hitung konsentrasi HCl

Catat Volume HClTitrasikan dengan HCl

dengan alat dosimat

Tambahkan indicator 3 tetes

Larutkan dengan aquadest sebanyak 50 ml

Timbang Boraks (Na2B4O7.10H2O) sebanyak 0.1192

gram ke dalam Erlenmeyer

0.1192 gr

V. PERHITUNGAN

A. BERAT SAMPLE

1. Sample 1

Kertas saring (a) = 0.2874 gr

Kertas saring + sample (b) = 0.7888 gr

Kertas saring + sisa sample (c) = 0.2878 gr

Berat sample sebenarnya = (b – a) - (c – a)

= (0.7888 – 0.2874) - (0.2878 - 0.2874)

= 0.5014 – 0.0004 gr

= 0.501 gr

= 501 mg

2. Sample 2

Kertas saring (a) = 0.2923 gr

Kertas saring + sample (b) = 1.0434 gr

Kertas saring + sisa sample(c) = 0.2931 gr

Berat sample sebenarnya = (b – a) – (c – a)

= (1.0434 – 0.2923) – (0.2931– 0.2923)

= 0.7511 – 0.0008

= 0.7503 gr

= 750.3 mg

3. Sample 3

Kertas saring (a) = 0.2654 gr

Kertas saring + sample (b) = 1.2676 gr

Kertas saring + sisa sample (c) = 0.2663 gr

Berat sample sebenarnya = (b – a) – (c – a)

= (1.2676 – 0.2654) – (0.2663 – 0.2654)

= 1.0022 – 0.0009

= 1.0013 gr

= 1001.3 mg

B. STANDARDISASI HCl 0.1 N

Berat boraks = 0.1192 gr

Mr boraks (Na2BaO7.10H2O) = 381.37 gr/mol

NHCl = Massa boraks x n x 1000 Mr boraks V

= 0.1192 x 2 x 1000

381.37 7.292

= 0.0857 N

C. TITRASI

Volume HCl yang terpakai untuk titrasi adalah :

Blangko = 12.422 ml

Sample 1 = 22.812 ml

Sample 2 = 30.130 ml

Sample 3 = 40.448 ml

D. PERHITUNGAN % N

% N = (VHCl – VHCl blangko) x NHCl x 14 x 100% mg sample

Sample 1

% N = (22.812 – 12.422) x 0.0857 x 14 x 100% 501

= 2.4882 %

Protein = 6.25 % x 2.4882 %

= 15.5513 %

Sample 2

% N = (30.130– 12.422) x 0.0857 x 14 x 100% 750.3

= 2.8317 %

Protein = 6.25 % x 2.8298 %

= 17.6863 %

Sample 3

% N = (40.448 – 12.422) x 0.0857 x 14 x 100% 1001.3

= 3.3582 %

Protein = 6.25 % x 3.3582 %

= 20.9887 %

% N rata-rata = 2.8927 %

% protein = 6.25 x % N rata-rata

= 6.25 x 2.8927 %

= 18.0794 %

VI. PEMBAHASAN

Pada praktikum penentuan kadar nitrogen (protein) dengan metoda kjeldahl

dilakukan melalui 3 tahap, yaitu destruksi, destilasi, dan titrasi. Destruksi adalah proses

pemisahan atau pembebasan (NH3). Adapun proses dalam penentuan nitrogen ini

digunakan sample berupa susu bubuk (Dancow) dengan berat yang berbeda-beda yaitu

0.5014 gr, 0.7511 gr, dan 1.0022 gr. Perbedaan sample ini bertujuan agar mudah

membandingkan perubahan yang terjadi antara masing-masing sample. Sample tersebut

di masukan ke dalam tabung destruktor kecuali tabung ke 4 untuk blanko (jumlah labu

destrutor 4 buah). Setelah itu masukan 2 buah batu didih, 7 gr garam kjeldahl, dan 20 ml

H2SO4 pekat kedalam masing-masing tabung destruktor. Kemudian ke empat tabung

tersebut dimasukan ke dalam destruktor dan dipanaskan. Pemberian batu didih ini

dimaksudkan agar penguapan yang terjadi merata dan menyerap panas sehingga tidak

menimbulkan lonjakan larutan dalam tabung destruktor akibat panas yang tinggi. Garam

kjeldahl ini merupakan katalis yang terdiri dari campuran Na2SO4 dan CuSO4 dengan

perbandingan 9 : 1.

Destruksi ini dilakukan sampai semua tabung destruktor berwarna hijau jernih serta

uap yang terjadi sudah tidak ada. Dalam proses destruksi ini tabung larutan blangko

merupakan tabung yang paling cepat mencapai warna hijau jernih karena dalam blangko

ini tidak terdapat sample susu sehingga tidak terjadi pemecahan molekul-molekul dan

setelah beberapa lama tabung yang berwarna hijau jernih adalah tabung sample 1 (0.5014

gr), sample 2 (0.7511 gr), dan terakhir sample 3 (1.0022 gr). Tabung sample 3 mencapai

hijau jernih dengan waktu yang cukup lama dibandingkan sample lain karena di dalam

labu ini terjadi pemecahan molekul –molekul yang paling banyak. Akan tetapi warna

hijau bening dari tiap tabung berbeda. Hal ini dikarenakan banyaknya sample

mempengaruhi warna hasil sample, walaupun pada akhirnya warna yang dihasilkan hijau

jernih.. Adapun reaksi yang terjadi dalam proses destruksi ini adalah :

Protein [(NH2)SO4]

H Katalis NH4+ + SO4

2-

–CH3 – C – COOH (CuSO4 : Na2SO4= 9:1) hijau

O NH2

Katalis

(CuSO4 : Na2SO4= 9:1)

[(NH2)SO4]

NH4+ + SO4

2-

Hijau

Setelah mencapai warna hijau jernih semua maka destruktor pun dimatikan. Kemudian

ditambahkan 100 ml aqudes melalui dinding labu sedikit demi sedikit, hal ini

dimaksudkan agar tidak terjadi eksplosif cairan karena suhu tinggi (reaksi bersifat

eksoterm).

Proses yang kedua adalah melakukan destilasi yaitu proses pemisahan zat

berdasarkan titik didih dimana semua tabung telah didingin dan telah ditambah aquades.

Kemudian tabung dimasukan ke perangkat destilat satu – persatu dan meletakan labu

erlenmeyer yang telah berisi asam borat 100 ml + 3 tetes mixed indikator di keluaran

destilat. Kemudian diberi aliran NaOH sampai warna sample berubah menjadi coklat

hitam pekat, kemudian jalankan generator uap. Proses destilasi ini dianggap selesai

sampai didapat destilat ± 150 ml. Dalam destilasi ini reaksi yang terjadi yaitu :

NH4 + NaOH NH3 + Na+ + OH-

Hitam

Kemudian setelah volume ± 150 ml warna sample akan berwarna hijau dan reaksinya

yaitu

NH3 + H3BO3 NH4+ + H2BO3

-

Pink Hijau

Proses ketiga yaitu titrasi, proses titrasi ini bertujuan untuk menangkap/ mereaksikan

dengan H2BO3-. Titran yang digunakan adalah larutan HCl yang telah distandardisasi

yaitu 0.857 N. Yang dititrasi pertama kali seharusnya larutan blangko. Tetapi yang kami

titrasikan pertama kali adalah larutan pada tabung pertama. Sehingga larutan pertama ini

dijadikan larutan pembanding untuk sample lainnya yang seharusnya larutan

pembandingnya adalah larutan blanko. Dalam titrasi warna sample sama dengan warna

pada titrasi pertama (tabung 1) yaitu berwarna pink.

Reaksi yang terjadi sebagai berikut :

H2BO3- + H+ H3BO3

Hijau Pink

Volume HCl yang dipergunakan pada tabung pertama adalah 22.812 ml, tabung

kedua 30.310 ml, tabung ketiga 40.448 ml, dan tabung larutan blanko 12.422 ml Hasil

dari titrasi ini dapat menentukan kadar Nitrogen yaitu dengan rumus

% N = (VHCl – VHCl blangko) x NHCl x 14 x 100%

mg sample

Sehingga setelah Volume HCl pada proses titrasi maka didapat kadar nitrogen

dari masing-masing sample yaitu 2.4882 % (sampel 1), 2.8317 % (sampel 2) dan 3.3582

% (sampel 3). Dan % protein yang diperoleh yaitu sebesar 15.5513 % (sampel 1),

17.6863 % (sampel 2), 20.9887 % (sampel 3). Dapat dilihat bahwa % nitrogen dan %

protein dari masing-masing sample berbeda hal ini dikarenakan perbedaan berat sample

yang dipergunakan pada saat proses destruksi mempengaruhi lama penghancuran, selain

itu pada proses destilasi adanya kelebihan volume yang seharusnya 150 ml malah

berlebih sehingga mempenagruhi pada saat titrasi yang menyebabkan volume HCl yang

diperlukan semakin banyak, sehingga % nitrogen dan % protein dari masing-masing

sample berbeda (semakin besar dari sample 1 >sample 2>sample 3).

VI. KESIMPULAN

1. Pada dasarnya penetuan kadar Nitrogen atau protein dengan Metode Kjedahl mencakup tiga tahap yaitu destruksi, netralisasi/ destilasi dan titrasi.

2. N HCl dari Standardisasi = 0,0857 N

3. Kadar Nitrogen

Sample 1 = 2.4882 %,

Sample 2 = 2.8317 %

Sample 3 = 3.3582 %

3. Kadar Protein

Sample 1 = 15.5513 %

Sample 2 = 17.6981 %

Sample 3 = 22.9887 %

4. Rata-rata

% N rata-rata = 2.8927 %

% protein = 6.25 x %N rata-rata

= 6.25 x 2.8927 %

= 18.0794 %

5. Reaksi yang terjadi :

Senyawa Organik – N + H2SO4 (p) CO2 + H2O + (NH4)2SO4 + SO2

(NH4)2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2NH3 + 2H2O

(NH3) + H3BO3 NH4H2BO3

(NH4H2BO3) NH4Cl + H3BO3

VII. DAFTAR PUSTAKA

Jobsheet Praktikum Kimia Analitik Instrument . Penentuan Nitrogen / Protein dengan Metoda Kyehdahl : Politeknik Negeri Bandung

Winarno, F.G . 1997. Kimia Pangan dan Gizi . Jakarta : PT. Gramedia Pustaka Utama hal 76

Purba, Michael. 2003. Kimia 2000.Jakarta : Erlanggawww.google.com/garam kjehdal

LAPORAN PRAKTIKUM ANALITIK INSTRUMEN

PENENTUAN NITROGEN/ PROTEIN

DENGAN METODA KJELDAHL

Dosen Pembimbing : A. Ngatin, MT

Nama/Nim : Roselina Simbolon (06401026)

Tinton Estu Renggana (06401027)

Yusup Anwar Ridwan (06401028)

Kelas : I A

Tanggal Praktikum : 18 Juni 2007

Tanggal Penyerahan : 25 Juni 2007

LABORATORIUM ANALITIK INSTRUMEN

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2007

Lampiran

MSDS

1. Asam Sulfat

Rumus molekul : H2SO4

Sifat-sifat : Sangat korosif, pekat, liquid berminyak; tidak berwarna

hingga abu-abu gelap tergantung kemurnian, tidak larut

dalam air pada semua proporsi, sangat reaktif, melarutkan

banyak logam; oksidasi konsentrasi asam, dehidrasi atau

sulfonasi kebanyakan komposisi organik, sering

menyebabkan pembakaran, sp.gr material murni 1,84; titik

leleh 10,4°C; titik didih bervariasi sekitar 315-338°C;

kehilangan sulfur trioksida selama pemanasan hingga

300°C atau lebih tinggi

Pembuatan : dari sulfur, pyrite (FeS2), hidrogen sulfida melalui proses

kontak (katalis vanadium pentoksida)

Bahaya : toksik; iritasi kuat terhadap jaringan, toleransi 1 mg/m3

udara

Kegunaan : fertilizer; bahan kimia; pewarna dan pigmen; pemurnian

petroleum; katalis alkilasi; rayon dan film; reagen

laboratorium; metalurgi nonferrous

2. Natrium Hidroksida

Rumus molekul : NaOH

Sifat-sifat : Merupakan basa kuat dan bersifat korosif

Bahaya : toksik; iritasi kuat terhadap jaringan, gatal-gatal

Kegunaan : katalis, penetralan larutan pada titrasi.

3. Asam Klorida

Rumus molekul : HCl

Sifat-sifat : Merupakan asam kuat dan bersifat korosif, beracun, gas

tak berwarna, berbau merangsang menyerang hidung dan

tenggorokan HCl sukar dicairkan,cairannya membentuk

titik didih -85c, Mempunyai densitas 1,181 gr/ml,suhu

kritis 51,45c dan tekanan kritis 81,51 atm, Bila gas HCl

dilakukan dalam udara cair,gas HCl menjadi beku pada -

111,4c, Gas HCl mudah larut dalam air, pada 15C

kelarutannya 43% berat dan memasukkan kerapatan

1,231,Asam HCl teknis mengandung 39% berat dan

kerapatannya 1,2

Bahaya : toksik, bila terhirup menyerang pernapasan, merusak

jaringan kulit

Kegunaan : katalis, penetralan larutan, penentuan kadar basa pada

titrasi , pembersih kerak,