Titulação: método para medir a concentração de uma solução

A titulometria é um método quantitativo de medição muito utilizado na química.

Neste processo, um reagente com características conhecidas é adicionado a uma solução na qual queremos determinar a concentração de alguma espécie que se encontra na solução.

O reagente adicionado é chamado de titulante e a solução com o reagente de concentração desconhecida é chamado de titulado.

Tipos de titulação

Baseado nos diferentes tipos de reação que ocorre durante este procedimento, a titulação é dividida em quatro tipos ou categorias:

1. Titulação ácido-base

Neste tipo, o titulante é uma solução ácida, quando queremos determinar a concentração do titulado básico ou alcalino; ou o titulante é uma solução básica, para um titulado ácido.

Exemplo:

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

Neste caso, o titulante pode tanto ser o ácido clorídrico (HCl) quanto o hidróxido de sódio (NaOH), o que vai determinar isso é a natureza da solução a ser titulada.

Nesta reação ocorre a neutralização do par ácido/base.

2. Titulação por complexação

Envolve reações de complexação entre metal e ligante.

Exemplo:

Mg²⁺ + EDTA → Mg[EDTA]²⁺

Ca²⁺ + EDTA → Ca[EDTA]²⁺

Estas reações usam o ácido etilenodiamino tetra-acético (EDTA) para complexar os íons de cálcio e magnésio.

Esta aplicação é uma das usadas na determinação da dureza da água e na determinação da quantidade de cálcio em leites e queijos.

3. Titulação por redução-oxidação (redox)

Neste tipo, o titulante pode ser um agente redutor ou oxidante, para soluções compostas por elementos oxidantes ou redutores, respectivamente.

Exemplo:

2 S₂O₃^2- + I₂ → S₄O₆^2- + 2 I^–

Neste exemplo, o tiossulfato (S₂O₃^2-) é o agente oxidante da reação, reduzindo o iodo (I₂) a iodeto (I^–).

Esta aplicação é usada em casos onde se deseja determinar o teor de cloro livre numa amostra, entre outros usos.

4. Titulação por precipitação

Envolve titulações nas quais o titulante e o titulado formarão um produto insolúvel no meio reacional e gerará sua precipitação.

Exemplo:

NaCl + AgNO₃ → AgCl↓ + NaNO₃

Essa é um dos usos da titulação por precipitação para determinação do conteúdo de sal de cozinha (NaCl) em alimentos, ou de prata numa amostra.

Antes da titulação, todos os reagentes eram, separadamente, soluções de apenas uma fase.

O símbolo ↓ ao lado do cloreto de prata (AgCl) quer dizer que este sal precipitou, criando uma segunda fase (sólida) ao fim do processo.

Apesar dos diferentes tipos, todos os processos titulométricos compartilham características em comum, e sobre isso trataremos nesta postagem.

Ponto de equivalência e ponto de virada

Uma titulação para ser precisa deve ter quantidades estequiometricamente equivalentes de titulante e titulado.

Este ponto é chamado de ponto de equivalência.

A precisão da titulação depende de sabermos exatamente o volume do titulante no ponto de equivalência (V_eq).

O produto do volume do titulante usado até o ponto de equivalência e de sua molaridade (M_tt – que é conhecida e expressa em seu rótulo) é igual ao número de mols do titulado (M_td):

[M_td] = M_tt x V_eq

Sabendo o número de mols e a relação estequiométrica da reação entre titulante e titulado, podemos determinar a concentração da solução titulada.

A exceção a essa regra é a titulação por precipitação, onde temos que adicionar o titulante em excesso, para garantirmos que toda porção que se deseja precipitar.

Infelizmente, nem sempre conseguimos saber diretamente o ponto de equivalência, então ao invés de usar um ponto de virada.

Normalmente este ponto é percebido pela mudança da cor do titulado através da adição de um indicador.

A diferença entre o ponto de equivalência e o ponto de virada é uma fonte de erro de titulação.

Quanto mais próximos os pontos de equivalência e virada, menor e mais insignificante é o erro atribuído.

Como exemplo, temos que o ponto de equivalência na reação (titulação) entre HCl e NaOH ocorre em pH igual a 7,0 (clique aqui para ler nosso artigo sobre medição de pH).

Se o ponto de virada de um indicador (ponto onde o indicador muda de cor, fazendo o titulado ir da cor rosa para transparente) for com pH de 6,8, teríamos um erro de 0,2.

Ou seja, pararíamos a titulação antes do ponto de equivalência porque o indicador atingiu seu ponto de virada.

Podemos aceitar esse erro de 0,2? Depende do processo!

Indicadores

Os indicadores são substâncias que apresentam determinada coloração quando estão num meio ácido (ou básico) e outra quando o meio muda para básico (ou ácido).

Alguns indicadores são:

Indicador	Cor em pH abaixo do ponto de virada	Intervalo aproximado de pH de mudança de cor	Cor em pH acima do ponto de virada
Violeta-de-metila	Amarelo	0,0 a 1,6	Azul-púrpura
Azul-de-bromofenol	Amarelo	3,0 a 4,6	Violeta
Alaranjado-de-metila	Vermelho	3,1 a 4,4	Amarelo
Azul-de-bromotimol	Amarelo	6,0 a 7,6	Azul
Vermelho-de-metila	Vermelho	4,4 a 6,2	Amarelo
Vermelho-de-fenol	Amarelo	6,6 a 8,0	Vermelho
Fenolftaleína	Incolor	8,2 a 10,0	Rosa-carmim
Timolftaleína	Incolor	9,4 a 10,6	Azul
Amarelo-de-alizarina R	Amarelo	10,1 a 12,0	Vermelho
Camim-de-indigo	Azul	11,4 a 13,0	Amarelo

Um dos indicadores mais comum é a fenolftaleína, bastante usada em aplicações industriais e laboratoriais.

Abaixo vemos uma exemplificação de seu uso.

Em (1) temos uma solução que contem uma amostra ácida no Erlenmeyer juntamente com o titulante; na parte superior, temos uma bureta com uma solução básica/alcalina que será usada para titulação.

Em (2) temos a chegada ao ponto de virada, com a transição da cor do titulado.

Em (3), o ponto de virada já foi passado e temos excesso de titulante na solução.

Pela tabela acima, vemos que a fenolftaleína começa a virar com o pH a partir de 8,2; se a usássemos para titular HCl e NaOH, cujo pH do ponto de equivalência é 7,0, teríamos um erro de 1,2 entre o ponto de equivalência e o ponto de virada.

Para compensar isso, poderíamos escolher como indicador o vermelho-de-fenol, cujo o pH do ponto de virada começa em 6,6, diminuindo o erro de titulação para 0,4.

Aplicações da titulação

Este método quantitativo é um dos mais antigos e mais usados na área de química e abrangem uma grande variedade de áreas industriais.

Algumas das áreas que fazem uso desta técnica são: agricultura, aeronáutica, medicina, mineração, indústria do óleo, tinturas, petróleo, cosmético, detergentes, cerâmica, eletroeletrônica, têxtil, sabão, alimentos, farmácia, papel e celulose, entre várias outras.

Vantagens da titulação

• É uma técnica analítica bem estabelecida;
• É rápida;
• É confiável e precisa;
• Há possibilidade de automação dos processos de medição;
• É mais simples e barata com boa performance;
• Pode ser usada por pessoas de nível iniciante facilmente,
• Não é necessário um elevado conhecimento sobre química para realiza-lo.

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Fontes
Titrimetric Methods: Harvey, David. Analytical Chemistry 2.0
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