A análise volumétrica, também conhecida como volumetria, tem por objetivo descobrir a concentração em mol/L de uma determinada solução. Para tal, utiliza-se um conjunto de métodos que já foram testados por vários analistas e que oferecem resultados rápidos, seletivos e específicos. Para cada finalidade usa-se um tipo específico de método indicado oficialmente pela comunidade científica como o mais adequado. No entanto, em indústrias químicas de médio e pequeno porte e em laboratórios, a técnica de análise volumétrica mais utilizada é a titulação.
Nas grandes indústrias e em grandes centros de pesquisa, essa técnica não é utilizada porque já existem aparelhos de última geração que fazem as análises das especificidades dos produtos automaticamente.
A titulação envolve determinar a concentração em mol/L de uma solução por meio da sua reação de neutralização (reação ácido-base) com outra solução que possui concentração conhecida.
Devido a isso, também é costumeiro usar o termo volumetria de neutralização.
Essa técnica sempre é feita utilizando a aparelhagem abaixo. Colocamos um volume específico da solução que sabemos a composição, mas não sabemos a concentração, dentro do erlenmeyer. Essa solução-problema é denominada de analito e ao final do processo é chamada de titulado. Adicionamos também um indicador ácido-base ao analito, geralmente a fenolftaleína.
Depois colocamos uma solução com concentração conhecida dentro da bureta graduada até preencher todo o volume da bureta. Essa solução-padrão é denominada de titulante. Se o analito for um ácido, o titulante será uma base e vice-versa.
O processo se inicia quando abrimos com a mão esquerda (se formos destros) a torneira da bureta e deixamos escoar o titulante de maneira bem vagarosa, de preferência gota a gota sobre o analito, enquanto isso, com a mão direita agitamos o erlenmeyer. Devemos prestar bastante atenção, porque uma única gota pode chegar ao ponto de equivalência ou ponto de viragem (ou ainda,ponto estequiométrico), que é quando a cor da solução muda (devido à presença do indicador), o que significa que a reação ácido-base atingiu seu ponto de neutralização, ou seja, o número de mol de íons H+ do ácido é exatamente igual ao número de mol de íons OH- da base.
Se o analito for um ácido, a fenolftaleína ficará incolor, mas quando atingir o ponto de viragem, ela ficará rosa, porque essa é a cor desse indicador em meio básico.
No momento do ponto de viragem, fechamos imediatamente a torneira da bureta e fazemos a leitura no menisco da bureta para descobrir qual foi o volume de titulante gasto para neutralizar o analito. Por exemplo, se tivermos uma bureta de 50 mL e vermos que a solução está na marca de 40 mL, significará que gastamos 10 mL do titulante.
Com esses dados em mãos, podemos decobrir qual é a concentração em mol/L do analito, seguindo os três passos a seguir:
Veja um exemplo para entender como proceder nos cálculos:
Digamos que temos uma solução de ácido clorídrico (HCℓ) cuja concentração em mol/L não sabemos. Para descobrir sua concentração, colocamos 20 mL dessa solução num erlenmeyer com fenolftaleína e usamos como titulante uma solução de hidróxido de sódio (NaOH) de concentração igual a 0,8 mol/L.
Depois de efetuada a titulação, fazemos a leitura do menisco da bureta e descobrimos que foi gasto um volume de 10 mL da solução de 0,8 mol/L de NaOH.
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Resolução:
1º Passo: Equação química do processo:
HCℓ + NaOH → NaCℓ + H2O
1 mol 1 mol 1 mol 1 mol
2º Passo: Determinar a quantidade em mol do titulante utilizado:
Usaremos a seguinte fórmula: n = M . V, em que n = número de mols, M = concentração em mol/L molecular e V = volume utilizado em litros. Assim, temos:
nNaOH = 0,8 mol/L . 10-2 L
nNaOH = 0,8 . 10-2 mol
3º Passo: Por meio dos coeficientes da equação, vemos que a proporção entre o NaOH e o HCℓ é de 1 : 1, desse modo, podemos prever a quantidade em mol do analito:
HCℓ + NaOH → NaCℓ + H2O
1 mol 1 mol 1 mol 1 mol
0,8 . 10-2mol 0,8 . 10-2mol
Sabendo o volume e o número de mol do analito, podemos descobrir sua concentração, como mostrado abaixo:
n = M . V
M = n / V
M = 0,8 . 10-2 mol / 20 . 10-3 L
M= 0,4 mol/L
Assim, a concentração da solução de HCℓanalisada é de 0,4 mol/L.
Outra forma ainda mais simples de resolver essa questão é que, visto que nNaOH = nHCℓ, podemos igualar as duas expressões matemáticas e teremos:
MNaOH . VNaOH = MHCℓ . VHCℓ
0,8 mol/L . 10-2 L = MHCℓ . 20 . 10-3 L
MHCℓ = 0,8 mol/L . 10-2 L
20 . . 10-3 L
MHCℓ =0,4 mol/L
