miniaturadaimagem|Titulação química de uma amostra de leite, usando uma solução de Hidróxido de Sódio como titulante. O analista controla o fluxo de um líquido (titulante) contido na bureta vertical. O líquido da bureta pinga no frasco Erlenmeyer inferior, que contém outra solução (titulado). A cor levemente rosada no fundo do frasco indica que a reação atingiu ou está próxima do seu ponto de viragem. Essa mudança sutil de coloração geralmente ocorre devido à presença de um indicador químico, neste caso, a fenolftaleína. Titulação (por vezes referida como analise volumétrica, volumetria ou titrimetria) é uma técnica de laboratório utilizada para determinar a quantidade de uma determinada espécie química em uma amostra. O processo é realizado por meio da adição gradual de um reagente (geralmente uma solução padrão) à amostra, o qual deve reagir completamente com a substância de interesse.Baccan, 174
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 há 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, 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.
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 A volumetria é um método muito mais rápido que a análise gravimétrica, é mais fácil de ser instalado em campo e laboratório e viável economicamente. Possui como desvantagens ser um método menos preciso que a análise gravimétrica.TITRIMETRIA, ANÁLISE VOLUMÉTRICA OU VOLUMETRIA; Universidade Federal do Pará - www.ufpa.br
A volumetria exige a padronização das soluções de concentração conhecida, sobre a qual se dará fundamentalmente a determinação, e estas necessitam apresentar a concentração a mais exata possível. Estas soluções ditas tituladas necessitam ser estáveis quimicamente, não apresentar ao longo do tempo significativa modificação química, caracterizando-se como confiáveis, e estas soluções tituladas dependem de um padrão ainda mais fundamental, que seriam padrões primários, substâncias cuja estabilidade os leva, somada a uma característica de poderem ser medidos com alta precisão, como por exemplo por determinação de sua massa em balança analítica, a fornecerem a padronização de todas as demais soluções a serem utilizadas nas titulações e análises subsequentes.
Apesar de ser um conjunto de técnicas relativamente antigas em química analítica, representa significativa economia e adequada confiabilidade nos laboratórios com menos recursos, podendo perfeitamente ser aplicada na quantificação da grande maioria de compostos químicos em diversos segmentos da indústria e em controle de qualidade. Presta-se para o controle tanto de qualidade (teor) de matérias primas, quanto de intermediários, assim como produtos acabados, e sua precisão supera muitas vezes as exigências de diversos setores.
Classificação das Reações em análise titulométrica thumbnail|Titulação ácido-base com elaboração de uma curva de titulação.
Reação de Neutralização (ou Acidimetria e Alcalimetria) / ácido base 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 Volumetria ou titulação ácido-base: Baseia-se na reação de um ácido com uma base. O fator de controle da realização e finalização da reação é o pH, que representa a quantidade de íons hidrogênio (H+) ainda presente no meio reacional.
Titulação Ácido forte/Base forte 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.
Titulando um ácido com uma base padrão, 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) -> H3O+(aq) + Cl^{-}(aq)
NaOH(aq) -> Na+(aq) + OH^{-}(aq)
H3O+(aq) + OH^{-}(aq) <=> 2 H2O(l)
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 decrescente é crescente). Ocorrendo uma reação de neutralização , originando um sal e água centro|miniaturadaimagem|360x360px|Curva de titulação de 50 mL de HCl (ácido forte) 0,10 mol/L com NaOH (base forte) 0,10 mol/L.
Titulação Ácido fraco/Base forte 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) + H2O(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 CH3COO– . – o pH é dado pela solução de CH3COO– (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)
centro|miniaturadaimagem|360x360px|Curva de titulação de 50 mL de ácido acético (ácido fraco, pKa 4,76) 0,10 mol/L com NaOH (base forte) 0,10 mol/L.|alt=
Titulação Base fraca/Ácido forte 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 será menor que 7.
Como a base é fraca, o seu ácido conjugado será forte, que facilmente reagirá com a água, formando íons H3O+.
Um exemplo deste tipo de titulação é a titulação do hidróxido de amôneo com o ácido clorídrico:
HCl(aq) + NH4OH(aq) → NH4Cl(aq) + H2O
NH4Cl(aq) → NH4+(aq) + Cl(aq)-
Como o NH4+ sofre hidrólise retirando o OH- da água, e formando NH4OH, restando H+ no meio, fazendo o ponto de equivalência ser em um pH menor que 7.
centro|miniaturadaimagem|360x360px|Curva de titulação de 50 mL de amônia (base fraca, pKb 4,75) 0,10 mol/L com HCl (ácido forte) 0,10 mol/L.|alt=
Titulação Ácido fraco/Base fraca Este caso será exemplificado pela titulação de 50 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 NH4OH 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. 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.