Conceito de
Titulações Ácido-Base
Uma das técnicas mais importantes em
química analítica é a titulação. Esta técnica permite determinar a
concentração de uma solução através da reação completa com outra solução
de concentração conhecida.
A titulação realiza-se pela adição de uma
solução contida numa bureta, o titulante, a uma solução contida num
balão de erlenmeyer, o titulado, até que se atinja o ponto de
equivalência.
Na titulação ácido-base determina-se a
concentração de um ácido fazendo-o reagir com uma base de concentração
conhecida, ou a concentração de uma base fazendo-a reagir com um ácido
de concentração conhecida.
O ponto de equivalência é a altura da
titulação em que o titulado reagiu completamente com o titulante. No
caso de uma titulação ácido-base, no ponto de equivalência o ácido e a
base encontram-se nas proporções estequiométricas da reação.
À medida que se adiciona titulante ao
titulado o pH deste vai variando. Perto do ponto de equivalência há uma
variação brusca do pH, o que permite a sua deteção utilizando, por
exemplo, um indicador ácido-base adequado.
Tem de se selecionar um indicador que mude
de cor o mais próximo possível do pH do ponto de equivalência da reação.
Por exemplo, o azul de bromotimol muda de
cor gradualmente, de amarelo para azul, quando o pH varia de 6 a 8. Como
a maioria dos indicadores, este tem uma faixa da variação de cor de
aproximadamente 2 unidades de pH.
Contudo, normalmente é detetado o ponto
final da titulação, pois basta adicionar apenas uma gota a mais para ser
ultrapassado o ponto de equivalência.
Se for utilizado um elétrodo de pH é
possível acompanhar a variação do pH do titulado à medida que decorre a
titulação e determinar o ponto de equivalência a partir da análise da
curva de titulação.
A curva de titulação é uma representação
gráfica dos valores do pH em função do volume de titulante adicionado.
Titulação de um ácido forte com uma
base forte ou vice-versa
Se uma solução de uma base forte, como o
NaOH, é adicionada lentamente a uma solução de um ácido forte, como o
HCl, o pH da solução será inicialmente baixo e aumentará gradualmente, à
medida que o ácido for neutralizado.
Próximo do ponto de equivalência, o pH
varia muito rapidamente com a adição da base.
No próprio ponto de equivalência, a
variação de pH é extremamente rápida aumentando pelo menos 6 unidades
quando se adiciona uma só gota de base.
O ponto de equivalência real é em pH=7,
desde que neste ponto as soluções contenham somente um sal neutro, tal
como o NaCl.
Titulação de um ácido fraco com uma
base forte
Exemplo: HC2H3O2
(aq.) + OH- ↔ H2O + C2H3O2-(aq.)
Quando o ácido é fraco, no início da
titulação o pH é mais elevado, algumas unidades, do que o de um ácido
forte da mesma molaridade.
O pH aumenta mais rapidamente no início da
titulação, e experimenta uma menor variação nas proximidades do ponto de
equivalência.
Torna-se difícil a deteção do ponto de
equivalência, visto que, a rápida variação do pH no ponto de
equivalência que permite a determinação precisa do ponto final, pode-se
perder.
Titulação de uma base fraca com um
ácido forte
Quando um ácido forte, como o HCl, é
adicionado a uma solução de amónia, a reação ácido-base é:
NH3 (aq.) + H+(aq.)
↔ NH4+(aq.)
A solução de NH3 é inicialmente
básica, mas com um pH mais baixo do que se a base fosse forte, de igual
molaridade.
O pH vai diminuindo à medida que o ácido é
adicionado, com uma queda mais acentuada quando se aproxima do ponto de
equivalência.
O pH no ponto de equivalência é
aproximadamente 5.
Analogamente aos ácidos, se a base for
muito fraca não é possível titular, pois as variações de pH são muito
lentas nas proximidades do ponto de equivalência, resultando num patamar
demasiado curto.
Titulação de ácidos polipróticos fracos
com uma base forte
Por exemplo:
H2C2O4 (aq.)
↔ HC2O4-(aq.) + H+
Ka1 = 5,9.10-2
HC2O4-(aq.)
↔ C2O42-(aq.) + H+
Ka2 = 6,4.10-5
Devido à diferença de grandeza entre os
Ka, pode-se considerar que todo o hidrogénio será proveniente da 1ª
ionização.
O primeiro ponto de equivalência ocorrerá
quando este hidrogénio inicialmente presente for completamente
neutralizado.
Relativamente ao segundo ponto de
equivalência, este ocorre quando a reação se completa.
No segundo ponto de equivalência, haverá
apenas o ião oxalato, básico, e a solução será, portanto, alcalina.
Neste caso, o pH será aproximadamente 8,4,
no ponto de equivalência.
Titulação de um ácido fraco com uma
base fraca
Na titulação de um ácido fraco com uma
base fraca, o pH inicial será mais elevado do que se fosse um ácido
forte e o pH final tende a ser mais baixo do que se a base fosse forte.
A variação de pH é lenta próximo ao ponto
de equivalência, e também após este ser atingido.
O pH do ponto de equivalência tende a ser
próximo da neutralidade, porém será mais básico ou mais ácido dependendo
das forças relativas entre o ácido e a base que são utilizados.
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