9. Titulação ácido-base

Demonstração:
Se for possível, o docente primeiro demonstra uma titulação, por exemplo usando um medidor pH electrónico com eléctrodo. Nota-se o valor de pH depois de cada 0,5 ml de titulante adicionado até ultrapassar bastante o ponto final.
Logo a seguir, o docente demonstra a mesma titulação sem medidor, mas na presença dum indicador a fim de terminar a titulação logo a atingir o ponto final.
Afinal, junto com os estudantes, o docente faz o cálculo.

exercício 48
25 ml xM KOH é titulado com 16 ml 0,27M HCl.
Calcule [KOH].

A titulação é um método bastante rápido para determinar concentrações de certas substâncias dissolvidas em água, usando aparelhos que muito presicamente sabem ler volumes das soluções, tais como: pipetas, buretas e balões volumétricos. Outra palavra que indica ‘titulação’ pode ser: volumetria.

À base da titulação ácido-base está a reacção ácido-base, onde o ácido e a base, os reagentes, reagem numa definida proporção molar. Logo que os reagentes foram juntados nesta proporção molar, fala-se de “quantidades equivalentes”.

exercício 49
Qual é a quantidade equivalente de NaOH para 0,3 mol ácido sulfúrico?

Numa titulação, de modo geral,  reagem calmamente as duas substâncias dissolvidas até parar a reacção logo que quantidades equivalentes dos reagentes foram juntadas. Infelizmente, na prática será quase impossível parar exactamente naquele momento de equivalência, ou seja, o ponto final na prática quase nunca coincide 100% com o ponto de equivalência teórica. Provavelmente juntamos automaticamente um bocadinho a mais (pelo máximo uma gota!). O erro não pode ultrapassar 0,5% (uma gota em 1000 gotas).

Para segurar o momento certo para parar a titulação usa-se muitas vezes o indicador.

exercício 50
Numa titulação precisamos 3 ml to titulante (da bureta) (= ± 60 gotas). Supondo que ultrapassamos com meia gota, será que a titulação tenha precisão suficiente?

Em geral deve-se conhecer bem a concentração do titulante (solução na bureta). Assim pode-se calcular a concentração das outras substâncias.

Mais sobre as aplicações das titulações encontram-se nos últiomos módulos deste curso (aplicação da química, indústria e ambiente).

exercício 51
[Veja também Corrêa 12o ano parte 2, página 397]
Numa titulação de uma solução de xM HNO3 ácido-base precisaram 19,87 ml 0,0978M NaOH.
A molaridade da solução de HNO3 é perto de 0,2M, mas não se conhece bem. Calcule a molaridade exacta.
Resposta

Numa titulação ácido-base, o pH final nem sempre será igual a 7. o pH final depende das propriedades dos produtos (de modo geral, um sal). O produto pode ser constituído por partículas com propriedades ácidas ou básicas.

Por exemplo, quando o produto será Acetato de sódio (um sal), os iões de sódio não influenciam o valor do pH, mas os iões acetato sim influenciam: o próprio acetato é uma base fraca e, consequentemente, a solução final, depois de atingir o ponto final da titulação, haverá um meio básico fraco com pH>7

Podemos aplicar as seguintes regras simples:


exercício 52 Explique por que é que o pH final da titulação de ácido acético com NaOH(aq) será maior de 7

Deve estar bem claro que não pode escolher qualquer indicador nas titulações ácido-base. É necessário analizar bem o produto antes de escolher um indicador.

exercício 53
Laranja de metil será um indicador próprio para titular HAc com NaOH?
Explique a sua resposta.

Existem titulações especiais.
Por exemplo, quando a determinação directa duma certa sustância é impossível. Pode ser que a substância seja gasosa ou insolúvel em água. Ou pode ser uma substância instável. Que fazer nestes casos?
Muitas vezes nestes casos será possível realizar uma titulação indirecta. A substância a determinar deve primeiro reagir completamente com uma substância intermediar ou substituinte. Sabendo muito bem a quantidade inicial desta substância e depois determinando o restante desta substância por titulação, será possível calcular a quantidade da substância original.

Exemplo:
Mármore contém um teor alto de carbonato de cálcio, que é uma substância insolúvel e não é possível titular directamente o CaCO3. Num balão podemos juntar a uma quantidade bem determinado de mármore um certo volume de, por exemplo, 1M HNO3, que chega para terminar completamente o carbonato de cálcio. Sobra uma certa quantidade do ácido nítrico. Numa titulação com base determina-se aquele quantidade de ácido que sobrou. Depois podemos calcular a quantidade do ácido que reagiu com o carbonato. E assim determinou-se a quantidade do carbonato no mármore e, consequentemente, o teor.

exercício 54
Exactamente 10 gramas de mármore dissolveu em 150 ml 1M HNO3. Formou-se um gás que foi afastado por aquecimento.
Depois titulou-se o restante do ácido nítrico com 10 ml 0,2M NaOH.
Calcule o teor do carbonato em mármore.


9.1 Indicadores ácido-base

Os indicadores na tabela VIII são indicadores ácido-base. Existem também indicadores redox, usados nas titulações redox (outro capítulo).

O próprio indicador ácido-base (veja tabela VIII do LdT) - de modo geral - é um ácido fraco orgânico de estrutura bastante complicada. Fórmula abreviada: HIn
Em água:
HIn + H2O H3O+ + In-
(equilíbrio IND)
HIn tem cor 1         In-  tem cor 2


Imagine este indicador em meio ácido, por exemplo, numa solução de ácido clorídrico.

Neste ambiente dominam os iões hidrónio (H3O+) e o equilíbrio IND desloca-se para esquerda, ou seja, no meio ácido, o indicador surge principalmente de forma HIn. A cor 1 domina em meio ácido.

exercício 55
Explique nas tuas palavras a situação dum indicador em meio básico.

Cada indicador tem uma zona de viragem que se pode ler na tabela VIII do LdT.
Exemplo: laranja de metilo tem uma zona de viragem de 3,1 - 4,4  (vermelho - laranja)
Imagine uma solução aquosa bem acidulada, com pH = 1. Juntando umas gotas deste indicador cria uma cor vermelha. Ao acrescentar uma base forte (p.ex. KOH(aq)), o ácido pouco a pouco vai ser neutralizado e o valor do pH aumentará. A cor fica vermelha até ultrapassar 3,1; aqui começa a surgir um pouco de laranja. Continuando o acrescimento de base até ultrapassar o pH de 4,4 a cor da solução muda completamente para laranja e ficará assim a valores maiores.
Dentro da zona de viragem, a cor observável será uma mistura das duas cores 1 e 2.

Exercício 56
A seguinte afirmação é falsa ou verdadeira? Explique a sua resposta.

“Na zona de viragem o equilíbrio do indicador não se desloca muito para esquerda nem par direita.”

Mais uma vez: a cor do indicador numa solução depende do ambiente:
No meio ácido, o equilíbrio IND desloca-se para esquerda e domina a cor das moléculas de HIn.
Note bem que a zona de viragem muitas vezes não fica perto de 7!!

exercício 57
Fenolftaleina e laranja de metilo são indicadores ácido-base. Ambos são ácidos fracos, mas um é menos fraco do que o outro. Qual é o mais fraco? Explique.

Exercício 58
Qual é a cor de azul de timol dissolvido numa
solução de 1M KOH? O que domina na solução: a molécula HIn ou o ião In-?



voltar ao curso