(CQ) Volumetria

Volumetria é um método de análise química quantitativa que se fundamenta na medição do volume de solução de um reagente necessário e suficiente para efetuar determinada reação.

A titulação é uma das técnicas utilizadas em volumetria. Em um processo titulante determina-se o volume de uma solução "A" que reage com uma outra solução "B" de concentração e volume previamente determinados (quando a espécie química a dosear é um ácido ou uma base, a volumetria toma o nome de volumetria ácido-base). A partir desse volume de "A" que reagiu com "B", podemos determinar a concentração de "A" através da fórmula:

Ca.Va=Cb.Vb

Em que:

    * Ca = Concentração da solução "A"
    * Va = Volume da solução "A"
    * Cb = Concentração da solução "B"
    * Vb = Volume da solução "B"

Um indicador é utilizado para indicar quando a reação entre A e B se completou, e esse indicador vem a ser escolhido de acordo com o tipo da reação química. Por exemplo: quando reagimos NaOH com HCl, devemos utilizar um indicador ácido-base que irá revelar o momento em que a reação se completou. Reações de precipitação, oxiredução e complexação demandam seus respectivos tipos de indicadores. Também pode-se efetuar este tipo de análise em equipamentos, que recebem o nome de potenciômetro ou titulador, onde a viragem é determinada através de um eletrodo, que plota um gráfico do perfil titulométrico da análise efetuada.

Para que a solução mude de cor ou forme precipitado sempre há um excesso de reagente, que deve ser determinado através de cálculos antes de se aplicar os dados obtidos da reação na fórmula citada acima.

Também acima, você pode visualizar ambas as formas de titulação, a manual, com a bureta e o erlenmeyer e o gráfico gerado em um titulador automático.


Titulação

Titulação é um processo empregado em Química para determinar a quantidade de substância de uma solução, à qual, neste caso, se dá o nome de analito. Para isso utiliza-se uma solução de concentração bem definida, à qual se dá o nome de titulante. O titulante é em geral uma solução obtida a partir de um padrão primário. No entanto, padronizando-se uma solução comum, esta pode ser utilizada como titulante. Titulado é a solução de concentração duvidosa.

Existem vários tipos de titulação, entre os quais: titulação ácido-base, titulação de oxidação-redução e titulação de complexação.




Titulação 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 do pH do ácido e da base.

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

É possível fazer uma titulação de quatro maneiras, dependendo do pH do titulado. Assim, se o titulado for um ácido forte, faz-se a titulação com uma base forte, se for um ácido fraco, faz-se a titulação com uma base forte, se o titulado for uma base fraca, o titulante será um ácido forte, e se for uma base forte, o titulante também será um ácido forte.


Titulação Ácido forte/Base forte

Neste tipo de titulação, o ponto de equivalência é aproximadamente 7, pois o ácido ioniza-se praticamente na totalidade e a base também se dissocia praticamente na totalidade. Quando os íons H₃O⁺ e OH^- reagem, formam água. Um exemplo deste tipo de titulação é a titulação de uma solução de HCl com NaOH:

HCl (aq) → Cl^-(aq) + H₃O⁺(aq)

NaOH (aq) → Na⁺(aq) + OH^-(aq)

OH^-(aq) + H₃O⁺(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; a única coisa que varia é a curva de titulação (em vez de ser crescente é decrescente).

Titulação Ácido fraco/Base forte

Neste tipo de titulação (cuja reação é completa), o ponto de equivalência é superior a 7, porque neste ponto a solução resultante da reação entre titulante e titulado tem pH maior que 7, devido ao fato do sal formado (que está em solução aquosa) derivar do ácido fraco e da base forte.

Como o ácido é fraco, a sua base conjugada é forte, daí que esta base reaja muito facilmente com a água, formando íons OH^-.

Um exemplo deste tipo de titulação é a titulação do ácido acético com o hidróxido de sódio:

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

Atenção: O ácido acético possui uma constante de acidez baixa, portanto é um ácido fraco. O sal formado pelo ácido acético e pela base hidróxido de sódio será o NaOH₃COO, que é um sal básico, pela equação química:

NaCH3COO(aq)→ Na⁺(aq) + CH₃COO^-(aq) Como o Na⁺ é uma partícula neutra do ponto de vista ácido-base, apenas o CH₃COO^- irá originar íons OH^- ou H₃O⁺. Neste caso, íons OH^-, pela equação:

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

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

OH^-(aq) + H₃O⁺(aq) → 2H2O(l) Assim, o CH₃COOH não é um ácido forte, o NaCH₃COO não é um sal neutro.

Um exemplo de sal neutro, seria o NaCl, resultante da reação entre o ácido forte HCl (ácido clorídrico) e a base forte (hidróxido de sódio), pela reação

HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl^-(aq) + H₃O⁺(l)

Titulação Base fraca/Ácido forte

Neste tipo de titulação (cuja reação é completa), o ponto de equivalência é inferior a 7, pois, neste ponto a solução resultante de reação entre titulante e titulado possui pH inferior a 7, devido ao fato do sal formado (que está em solução aquosa) derivar da base fraca e do ácido forte.

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) + NH₃(aq) → NH₄Cl(aq) + H₂O(l)

Titulação Base forte/Ácido forte

Nesse tipo de titulação,temos a inversão do papel de titulante e titulado, em relação ao primeiro exemplo, pois a base forte (agora no papel de titulado) será titulada pelo ácido forte (agora no papel de titulante). Ou seja, podemos utilizar a mesma reação química como exemplo (NaOH + HCl), só que os papéis de titulante e titulado estão invertidos.

Referências

• 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

ANEXO - Programa livre (freeware) para simulação e análise de Curvas de Titulação Potenciométrica, cálculos de pH e equilíbrios ácido-base

Attachment: curtipot.xls
Attachment: curtipot.zip