Titulação ácido-base: o que é, como funciona e aplicações

Utilizada em laboratórios e com aplicações práticas em diferentes contextos, a titulação é uma técnica analítica empregada para determinar qual é a concentração de uma substância específica em uma solução. O método baseia-se na adição controlada de outra substância cuja concentração é conhecida (titulante) na solução que contém a substância de concentração indeterminada (analito).

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O objetivo do procedimento é identificar o ponto de equivalência dos reagentes, isto é, quando se dá a reação completa entre eles. Quando isso ocorre, o aparelho que monitora a reação ou um indicador de cor indica a mudança. A partir da quantidade de titulante necessária para atingir o ponto de equivalência é calculada a concentração do analito.

Com base nesse princípio, há diferentes tipos de titulação: redox ou de oxidação-redução, de precipitação, de complexação e ácido-base, cujas especificidades, passo a passo da realização e aplicações práticas em diferentes cenários serão explicadas a seguir.

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O que é titulação ácido-base?

A titulação ácido-base é um dos tipos da titulação química, uma técnica de análise volumétrica que também é chamada de titulometria ou volumetria. Ela é empregada quando é necessário conhecer a concentração de uma substância. Para tanto, adiciona-se uma substância de concentração conhecida, de forma gradual, até que a quantidade das substâncias se torne químicamente equivalente.

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Na titulação ácido-base, uma das substâncias é básica e a outra é ácida. Por isso, a equivalência ocorre quando há a neutralização, a reação entre uma solução básica e uma ácida que resulta em um pH neutro ou próximo de neutro, a depender depende da força relativa do ácido e da base envolvidos. Sal e água são formados como consequência da reação.

Além da adição do titulante, o processo inclui a adição de uma terceira substância que desempenha a função de indicar quando ocorre a reação completa entre os reagentes. Trata-se do indicador ácido-base cuja mudança de cor é notável quando há variação no pH da solução.

Essa é uma das ferramentas mais versáteis e fundamentais da química analítica, desempenhando um papel crucial em diversos setores industriais, educacionais e de pesquisa científica. Além de sua aplicação prática em laboratórios, a técnica tem sido utilizada para investigar propriedades químicas de novas substâncias, compreender reações químicas e desenvolver produtos que atendam a padrões rigorosos de qualidade.

Na indústria de alimentos, a titulação ácido-base é usada para determinar a acidez ou basicidade de produtos como vinhos, sucos e conservas, assegurando o sabor, a textura e a segurança alimentar. Por exemplo, a medição da acidez em vinhos é essencial para garantir sua estabilidade e longevidade, além de influenciar diretamente seu perfil sensorial.

A versatilidade da titulação ácido-base também se estende para áreas mais tecnológicas, como a produção de materiais poliméricos e o tratamento de superfícies metálicas. Nesses contextos, ela auxilia no controle do pH durante processos químicos que impactam diretamente a resistência e a durabilidade dos materiais produzidos.

Como é a titulação ácido-base?

Para compreender como a titulação ácido-base funciona, vamos imaginar que precisamos determinar a concentração de uma solução ácida, como o ácido clorídrico (HCl), um ácido forte e corrosivo.

Por se tratar de um ácido, será necessário adicionarmos uma base para neutralizá-lo. Para isso, vamos utilizar o hidróxido de sódio (NaOH), uma base forte cuja concentração é conhecida (0,1 mol/L)

Em um laboratório e com os devidos equipamentos de segurança, vamos começar a preparação do procedimento.
Passo 1: Preparação

Com o auxílio de uma pipeta, medimos 20 ml do analito, a solução de HCl, e inserimos no erlenmeyer, um frasco com formato cônico, também chamado de frasco de titulação.

Passo 2: Indicador

A fim de saber quando o ponto de equivalência foi atingido, adicionamos algumas gotas de um indicador ácido-base. Nesse caso, utilizamos fenolftaleína, um composto orgânico que assume a cor rosa em meios básicos.

Passo 3: Titulante

Transferimos a solução de NaOH cuja concentração desejamos descobrir em uma bureta. O volume indicado na bureta deve ser anotado.

Passo 3: Titulação

Lentamente, abrimos a torneira da bureta a fim que a solução de NaOH seja adicionada gradualmente à solução de HCl.

Durante o processo, o frasco de titulação deve ser agitado com movimentos circulares.

Passo 4: Ponto final da titulação

Percebemos que a solução mudou de cor, tornando-se cor de rosa. Isso indica que a equivalência foi atingida. Fechamos a torneira e anotamos o volume de NaOH adicionado ao analito.

Cálculo da titulação ácido-base

Resta fazer o cálculo com base na proporção estequiométrica de 1 : 1, o que significa: uma molécula de ácido reage com uma molécula de base.

Dito isso, utilizaremos a seguinte fórmula, na qual V representa o volume utilizado e M a concentração da solução:

M_HCl x V_HCl = M_NaOH x V_NaOH

Vamos supor que utilizamos 15 ml de NaOH e 20 ml de HCl.

M_HCl x 0,02 L = 0,1 mol/L x 0,015 L

M_HCl = 0,015 L x 0,1 mol

               0,02 L

M_HCl = 0,075 mol/L

Aplicações da titulação ácido-base

A titulação ácido-base se faz presente em diversos setores, desde a agricultura até a indústria de produtos cosméticos. Confira alguns dos principais usos desse método analítico:

Na agricultura, a titulação ácido-base é utilizada para analisar o pH do solo. Com base nos resultados, os agricultores conseguem ajustar a quantidade de fertilizante necessária para que o pH se torne o mais próprio possível para o plantio.

Já na indústria cosmética, a titulação atua no controle de qualidade, pois analisa o pH dos produtos. Uma vez determinado, o pH pode ser ajustado, se necessário, garantindo que os produtos possuam o nível de pH seguro para uso.

Outro exemplo de uso da técnica é na indústria farmacêutica, determinando a concentração de princípios ativos ácidos ou básicos em medicamentos. A concentração adequada é o que garante a eficácia do medicamento.