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.
