Titulação

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Disambig grey.svg Nota: Não confundir com titularização

Titulação (ou Volumetria) é uma técnica comum de laboratório em análise química quantitativa, usado para determinar a concentração de um reagente conhecido. O método consiste em reagir completamente um volume conhecido de uma amostra com um volume determinado de um reagente de natureza e concentração conhecida (solução padrão). O peso pode ser obtido a partir do volume da solução padrão utilizada, da equação química envolvida e das massas moleculares relativas dos compostos que reagem. A substância de interesse em qualquer determinação recebe o nome de analito. A espécie química com a maior concentração definida recebe o nome de titulante, que é, em geral, uma solução obtida a partir de um padrão primário, podendo ser um sal ou uma substância gerada na solução que se deseja valorar. A solução a ter sua concentração determinada recebe o nome de titulado. A adição de solução padronizada até que se complete a reação é chamada de titulação. O volume exato para se completar a reação é chamado de ponto de equivalência ou estequiométrico, este é detectado através de modificação física, podendo ela ser intrínseca da equação ou proveniente de um indicador adicionado (mudança de cor/turbidez). Para que se tenha uma titulação ideal o ponto de equivalência teórico e prático devem ser correspondentes, caso haja discrepância é chamado de erro de titulação, podendo este ser erro sistemático ou aleatório.

Para que seja possível realizar a titulação existem alguns requisitos mínimos que as reações devem atender: O titulado deve reagir em proporção estequiométrica ou equivalente com o titulante; A reação deve ser rápida; Em alguns casos à necessidade de adição de catalisador para acelerar a reação; No ponto de equivalência deve haver alteração física ou química da solução que seja perceptível. Caso não haja mudança em aspecto visual, existem maneiras de determinar o ponto de equivalência além da titulação simples, estas são definidas como, titulação potenciométrica, titulação coulométrica e titulação amperométrica.

Existem vários tipos de titulação, destacando-se a titulação ácido-base, titulação de oxidação-redução e titulação de complexação

O grande passo para a produção, análises e estudos sobre titulometria ocorreu durante o período de revolução industrial onde foram fabricados diversos ácidos e bases. Sendo como principal o ácido sulfúrico, cujo já fora indicador de economia de uns pais e continua sendo o mais fabricado por diversos países. Os processos relacionados aos ácidos e bases, necessitam de métodos analíticos confiáveis para analisar suas purezas, acarretando em procuras de melhores métodos, surgindo assim o método de Titulometria.[1]

Em Medicina, titulação é o processo de ajustar, gradualmente, a dosagem da medicação até se conseguir o efeito desejado com êxito. Mas no tema aqui delimitado, estamos utilizando a definição de titulação como uma ferramenta Analítica de determinação da concentração de uma Substância Química, comum nas áreas das Ciências Biológicas, Farmácia e Química.

Vantagens e Desvantagens da Titulação[editar | editar código-fonte]

Vantagens:

  • Apresenta alta precisão (0,1%), sendo umas das melhores quando comparada a outros métodos instrumentais;
  • Os métodos na maioria das vezes são superiores às técnicas instrumentais quando se trata da analise dos principais componentes;
  • Pode ser utilizada quando o número de amostras e pequeno através de titulação simples;
  • Não exige calibração constante;
  • Método consideravelmente barato e com baixo custo por determinação;
  • Os métodos são utilizados para calibrar e/ou validar análises realizadas com instrumentos;
  • Podem-se automatizar os métodos.

Desvantagens:

  • Apresenta menor sensibilidade e seletividade em relação aos métodos instrumentais;
  • Quando empregada em grande número de repetição, os métodos instrumentais apresentam-se mais rápidos e mais baratos.[2]

Classificação das Reações em análise titulométrica[editar | editar código-fonte]

Titulação ácido-base com elaboração de uma curva de titulação.

Reação de Neutralização (ou Acidimetria e Alcalimetria) / ácido base[editar | editar código-fonte]

Neste processo faz-se reagir um ácido com uma base para que se atinja o ponto de equivalência. À medida que é adicionado o titulante ao titulado, o pH da solução (titulante+titulado) vai variar, sendo possível construir um gráfico desta variação, ao qual se dá o nome de 'curva de titulação'. O ponto de equivalência pode variar dependendo da concentração inicial do titulante e do titulado. A solução resultante, conterá o sal correspondente, e a formação de água.

Este tipo de titulação baseia-se no uso de medições de volume para a quantidade de medições de volume para a quantidade de titulante adicionado a amostra, este tipo de abordagem é denominado analise volumétrica.

Para notar a mudança em uma reação ácido-base é necessário a utilização de indicadores de neutralização ou indicadores ácido-base, pois estas mudam de cor de acordo com a concentração de íons hidrogênio ou hidróxidos, o momento em que acontece a variação da cor é chamada faixa de viragem.

Normalmente, para se fazer uma titulação, utiliza-se um frasco de erlenmeyer (onde são postos o titulado, água, um indicador ácido/base) e uma bureta, onde está contido o titulante.

Indicadores mais conhecidos: Alaranjado de metila, Vermelho de metila, 1-Naftolftaleína, Fenolftaleína, Timolftaleína, Sulfonoftalína, Vermelho de quinaldina, Amarelo de metila (vermelho neutro e vermelho do congo), 4-nitro-fenol, Amarelo de alizarina R e Tropeolina O.

Existem também os indicadores mistos, que são apenas para intervalos estreitos e mudanças nítidas de cores, sendo os mais famosos: Vermelho neutro e azul de metileno, Fenolftaleina e 1-Naftolftaleína, Azul de timol e vermelho cresol.

Titulação Ácido-Base[editar | editar código-fonte]

Titulação Ácido forte/Base forte[editar | editar código-fonte]

Neste tipo de titulação, o ponto de equivalência se dá aproximadamente em pH 7, pois o ácido ioniza-se praticamente na totalidade e a base se dissocia praticamente na totalidade, seja, o numero de ions H+ são iguais aos de OH-. Quando os íons H3O+ e OH- reagem, formam água.

Inicialmente o pH cai lentamente, quando o ponto de estequiométrico se aproxima ocorre um decréscimo repentino do pH. Neste ponto, o indicador muda de cor ou um titulador automático reponde eletronicamente a rápida mudança de pH, normalmente as titulações terminam nessa etapa, porem se prosseguir a titulação, o pH cairá lentamente. Um exemplo deste tipo de titulação é a titulação de uma solução de HCl com NaOH:

HCl(aq)Cl-(aq) + H3O+(aq) (ionização do ácido)
NaOH(aq)Na+(aq) + OH-(aq) (dissociação da base)
OH-(aq) + H3O+(aq) ↔ 2H2O(l) (a reação de neutralização que ocorre na titulação)

O Na+ e Cl- resultante da reação entre o ácido forte HCl (ácido clorídrico) e a base forte (hidróxido de sódio) são considerados íons neutros em solução, pois não sofrem hidrólise ácida ou básica.

HCl(aq) + NaOH(aq) → Na+(aq) + Cl-(aq) + 2H2O(l)

Numa titulação de uma base forte com um ácido forte ocorre o mesmo tipo de reações e o ponto de equivalência é o mesmo, tendo como diferença a forma da curva de titulação (em vez de ser crescente é decrescente).Ocorrendo uma reação de neutralização , originando um sal e água

Titulação Ácido fraco/Base forte[editar | editar código-fonte]

Neste tipo de titulação, o ponto de equivalência se dá em um pH superior a 7, devido à hidrólise do ânion do ácido fraco, que é uma hidrólise que origina íons OH.

Ex.: Titulação do ácido acético com o hidróxido de sódio:

CH3COOH(aq) + NaOH(aq) → NaCH3COO(aq) + H20(l)
NaCH3COO(aq) → Na+(aq) + CH3COO(aq)

No ponto de equivalência, todo o ácido acético foi consumido e todo o NaOH foi consumido. No entanto, foi produzido C2H3OO- . – o pH é dado pela solução de C2H3OO- (hidrólise do ânion do ácido fraco) – Ponto de equivalência: o pH será maior que 7. Como o Na+ é uma partícula neutra do ponto de vista ácido-base (cátion de uma base forte não hidrolisa), apenas o CH3COO- (ânion de um ácido fraco) sofrerá hidrólise, como mostrado abaixo:

CH3COO-(aq)+ H2O(l) → CH3COOH(aq) + OH-

Os íons OH aumentarão o pH da solução pois irão reagir com H3O+ pela equação:

OH-(aq) + H3O+(aq) → 2H2O(l)

Titulação Base fraca/Ácido forte[editar | editar código-fonte]

Neste tipo de titulação, o ponto de equivalência se dá em um pH inferior a 7, devido à hidrólise do cátion resultante ser ácida. No ponto de equivalência, todo o hidróxido de amônio foi consumido e todo o HCl foi consumido. No entanto, foi produzido NH4 +. – o pH é dado pela solução de NH4 + (hidrólise do cátion da base fraca) – Ponto de equivalência: o pH

Como a base é fraca, o seu ácido conjugado será forte, que facilmente reagirá com a água, formando ions H3O+.

Um exemplo deste tipo de titulação é a titulação do amoníaco com o ácido clorídrico:

HCl(aq) + NH4OH(aq) → NH4Cl(aq) + H2O

NH4Cl(aq) → NH4+ (aq) + Cl-(aq)
Como o NH4+ sofre hidrólise, captando o OH- da água formando NH4OH
Consequentemente, sobra o H+, fazendo o ponto de equivalencia ser em pH menor que 7.

Titulação Base fraca/Ácido fraco[editar | editar código-fonte]

Este caso será exemplificado pela titulação de 100 mL de ácido acético 0.1N (Ka= 1,8 x 10-5) com amônia aquosa 0,1 N (Kb= 1,8 x 10-5). O pH no ponto de equivalência será dado por:

pH = l/2pKw +1/2pKa -l/2pKb = 7,0+2,37 -2,37 = 7,0

Ex.: A curva de neutralização de 100 mL de CH3COOH 0,1 N com NH3 0,1 N

A curva de neutralização até o ponto de equivalência é quase idêntica à do caso em que se usa hidróxido de sódio 0,1 M (0,1 N) como base; além do ponto de equivalência, a titulação consiste virtualmente na adição de uma solução aquosa de amônia 0,1 M (0,1 N) a uma solução 0,1 M de acetato de amônio.

Como nenhuma mudança brusca de pH é observada, não se pode obter um ponto final nítido com indicador simples algum. Pode-se algumas vezes encontrar um indicador misto que exiba uma mudança de cor nítida num intervalo de pH muito pequeno. Assim, nas titulações de ácido acético-amônia, pode-se usar o indicador misto de vermelho neutro com azul de metileno; mas, de um modo geral é melhor evitar-se o uso de indicadores nas titulações que envolvam tanto ácido fraco como base fraca.

Titulação de Complexação[editar | editar código-fonte]

A titulação de complexação apresenta reações que servem para determinar as proporções de diferentes cátions em misturas, neste tipo de titulação ocorrem reações de formação de complexos onde aplica-se ligantes, estes que podem ser multidentados, como o edta (ácido etilenodiaminotetraacético) ou monodentados, para reagir com íons metálicos. Considera-se então os ions metálicos como ácidos de Lewis e os ligantes como bases de Lewis.[1]

Titulação de Precipitação[editar | editar código-fonte]

A titulação de precipitação envolve uma reação em que a adição de um titulante ao titulado resulta em um precipitado insolúvel. Nela adiciona-se volumes conhecidos de uma solução de um agente precipitante até que não ocorra mais a precipitação, neste ponto define-se o ponto final da titulação, de modo que o volume utilizado de titulante se relaciona com a concentração do analito na amostra. É necessário que a concentração do titulante e a estequiometria entre ele e o analito sejam conhecidas.[1]

Titulação de Oxirredução[editar | editar código-fonte]

As titulações redox são utilizadas principalmente para determinar a concentração de um analito em uma dada massa ou em um dado volume de amostra. Nela baseiam-se reações de oxirredução (reações onde ocorrem transferência de elétrons), e existem dois tipos de agentes o oxidante (espécies que removem elétrons) e agentes redutores (agentes que doam elétrons).

Ared(aq) + Box(aq) → Aox(aq) + Bred(aq)

Muitas titulações redox não envolvem uma reação 1:1 entre o titulante e o analito, tendo como exemplo a titulação do dicromato de potássio com o Fe2+ que reagem na razão 1:6 (determinação de DQO)[1]

Titulação Coulométrica[editar | editar código-fonte]

A coulometria em potencial controlado aplica-se apenas ao número limitado de substancias que sofrem reação quantitativa em um eletrodo durante a hidrólise. Porém a coulometria em corrente constante possui uma área mais vasta de trabalho, integrando até mesmo muitas que não reagem quantitativamente no eletrodo. Na eletrólise é gerado um composto que reage estequiometricamente com a substancia a ser determinada, essa quantia reagida é calculada com o auxílio da lei de Faraday.[2]

Vantagens[editar | editar código-fonte]

  • O tempo e a corrente podem ser mensurados com alta precisão e acurácia, ou seja alta sensibilidade;
  • Não é necessário padrões visto que o coulomb é o padrão primário no trabalho;
  • Pode-se utilizar reagentes instáveis pois são gerados e consumidos automaticamente, não havendo perda na estocagem nem mudança de título;
  • É possível gerar pouco titulante, evitando dificuldades na padronização e estocagem, podendo abordar escalas como micro ou semimicro;
  • Não há diluição no processo de geração interna;
  • Há a possibilidade de fazer pré-diluição antes da adição da amostra porque o efeito de impurezas na solução geradora é minimizado;
  • Como é um método de natureza elétrica, abrindo a possibilidade de adaptação de controle remoto, proporcionando a capacidade de trabalhar com material radioativo[2]

Titulação Potenciométrica[editar | editar código-fonte]

A titulação potenciométrica utiliza do potencial entre dois eletrodos, o indicador e o de referência, em função do volume adicionado de titulante. O ponto de viragem é determinado pela súbita mudança do potencial observada no gráfico de força eletromotriz contra a quantidade de reagente gasta. Neste método deve-se sempre manter em agitação a solução para que haja uma rápida resposta do eletrodo, deve-se sempre esperar a cada adição de titulante o tempo necessário para que o eletrodo consiga dar resposta a esta adição atingindo um potencial constante. Caso seja necessária ausência de ar ou outro gás, geralmente, utiliza-se de um balão com três ou quatro bocas, adaptado, permitindo que acontece o borbulhamento de nitrogênio antes e durante a titulação. Para a determinação de f.e.m., usualmente, utiliza-se de um medidor de pH em modo de de detecção para este tipo de sinal.[2]

Vantagens[editar | editar código-fonte]

  • Quando o ponto final da titulação obtido pelo indicador não é possível ser identificado pela fato da solução de analito ser colorida, túrbida ou fluorescente;
  • Quando não há um indicador adequado ou quando a determinação da alteração da coloração é de difícil identificação;
  • Na utilização para titulação de ácidos polipróticos, misturas de ácidos, de bases ou halogenetos;
  • Quando há necessidade de automatização do processo, onde existem dados do ponto final e estes devem/estão armazenados em computador.[2]

Titulação Amperométrica[editar | editar código-fonte]

A corrente limite é independente da voltagem aplicada sobre um microelétrodo indicador, sendo o único fator que afeta a corrente é a velocidade de difusão do material eletroativo na solução, ou seja, a corrente de difusão é proporcional à concentração do material eletroativo na solução. Quando se remove uma parte do material eletroativo por interação com algum reagente, a corrente de difusão sofre alteração, diminuindo-a. A corrente de difusão observada em uma determinada voltagem conveniente é medida em função do volume do titulante. O ponto final deste método se encontra na interseção de duas linhas retas que indicam a variação da corrente antes e depois do ponto de equivalência.[2]

Vantagens[editar | editar código-fonte]

  • É uma titulação rápida pois o ponto final é encontrado graficamente. Sendo necessária apenas algumas medidas de corrente sob voltagem constante, antes e depois do ponto final;
  • A titulação pode ser feita quando as relações de solubilidade são desfavoráveis e tornam insatisfatórias os métodos potenciais visuais ou é apreciavelmente hidrolisado;
  • As leituras significativas são feitas em regiões onde há excesso de titulante ou excesso de reagente a solubilidade são reprimidas;
  • Podem ser feitas em diluições, onde titulações como visuais e potenciométricas não dão resultados satisfatórios;
  • Impurezas salinas podem estar presentes sem que ocorram interferência, visto que sais são comumente adicionados como eletrólito de suporte com o objetivo de eliminar corrente e migração.[2]

Titulação Espectrofotométrica[editar | editar código-fonte]

É um modelo baseado em Lambert Beer, onde segundo J. H. Lambert (1728 – 1777) observou que a intensidade da luz transmitida por um meio absorvedor era proporcional à espessura do meio pelo qual a luz passava, e segundo A. Beer (1825 – 1863) observou que a intensidade da luz transmitida por um meio absorvedor era proporcional à concentração da espécie absorvedora. Como as titulações espectrofotométricas são feitos em frascos (cubetas), onde o caminho ótico é constante, permite proporcionalidade em relação à concentração e absorbância. Como o titulante, o reagente ou os produtos absorvem radiação, será possível apenas se a reação for completa e a variação do volume for pequena.[2]

Vantagens[editar | editar código-fonte]

  • A presença de substâncias que absorvem no mesmo comprimento de onda não interfere necessariamente, visto que somente a mudança de absorbância é importante;
  • A precisão na localização da reta de titulação por meio das informações deduzidas com base em diversos pontos, ou seja, apresenta melhor precisão do que se fosse feito em apenas um ponto;
  • O método é útil no caso de reações incompletas na proximidade do ponto de equivalência;
  • É possível obter precisão de 0,05%
  • A resposta linear da absorbância com a concentração produz com frequência alteração apreciável da inclinação das retas na titulação espectrofotométrica mesmo em casos que a concentração apresente pequena inflexão[3]

Referências gerais[editar | editar código-fonte]

  • SIMÕES, Teresa Sobrinho, et al., Técnicas Laboratoriais de Química - Bloco II, Porto Editora, Porto. 2003. ISBN 972-0-42264-5
  • DANTAS, Maria da Conceição, et al., Jogo de Partículas, Química - 11º ano, Ciências Físico-Químicas (1ª Ed.), Texto Editora, LDA., Lisboa. 2004. ISBN 972-47-2543-X
  • VOGEL, Arthur Israel, Análise química quantitativa / Vogel ; tradução Júlio Carlos Afonso, Paula Fernandes de Aguiar, Ricardo Bicca de Alencastro. - reimp. - Rio de Janeiro : LTC, 2008. 488p.
  • HAGE, David S. Química analítica quantitativa / David S. Hage e James D. Carr ; tradução Midori Yamamoto ; revisão técnica Edison Wendler, 1 ed. São Paulo : Pearson Prentice Hall, 2012.
  • Principles of Instrumental Analysis, DA Skoog, FL Holler, TA Nieman; 5th ed., 1998

Ver também[editar | editar código-fonte]

Ligações externas[editar | editar código-fonte]

Commons
O Commons possui imagens e outras mídias sobre Titulação
  1. a b c d HAGE, David S. (2012). Química Analítica e Análise Quantitativa. São Paulo: Pearson. 708 páginas 
  2. a b c d e f g h VOGEL, Arthur Israel (2008). Análise Química Quantitativa. Rio de Janeiro: LTC. 488 páginas 
  3. DA, Skoog (1998). Principles of Instrumental Analysis. [S.l.: s.n.]