O que é Titulação?

A titulação é uma técnica analítica que permite a determinação quantitativa de uma substância específica dissolvida em uma amostra pela adição de um reagente de concentração conhecida. Baseia-se em uma reação química completa entre a substância (analito) e um reagente (titulante).

O titulante é adicionado até que a reação esteja completa. Para ser adequado para determinação, o final da reação de titulação deve ser facilmente observável quando monitorado (indicado) por técnicas apropriadas, por exemplo, potenciometria (medição de potencial com um sensor) ou através de uma mudança de cor.

A medição do volume de titulante dispensado permite o cálculo do teor de analito com base na estequiometria da reação química. Para precisão, uma reação de titulação deve ser rápida, completa, inequívoca e observável.

Enquanto a titulação clássica era realizada adicionando titulante manualmente usando uma torneira com um cilindro de vidro graduado conhecido como bureta, a titulação automatizada moderna permite adição de titulante precisa e repetível e uma plotagem mais robusta de potencial versus volume de titulante. No entanto, a titulação manual continua a ser um esteio em muitos laboratórios em todo o mundo (consulte titulação manual vs. automatizada abaixo). A teoria básica por trás da titulação manual e automatizada é a mesma.

Mais informações sobre o que é titulação podem ser encontradas no guia Basics of Titration .

• Por que a titulação é importante e como ela é usada nas indústrias?
• Quais são os tipos de titulação?
• Quais são as vantagens da titulação?
• Quais são as diferenças entre titulação manual e automática?
• O que é uma curva de titulação?
• Qual é a diferença entre titulação de ponto final e ponto de equivalência?
• Como Calcular Molaridade / Equação de Molaridade / Concentração Molar
• Como obter resultados de titulação precisos?
• Terminologia básica em titulação

A titulação é uma técnica analítica rápida, precisa e estabelecida que é amplamente aplicada em pesquisa, desenvolvimento de produtos e controle de qualidade. Quando comparado a outros métodos analíticos, é econômico, altamente preciso e aceita um alto grau de automação. Esses fatores podem facilitar a melhoria da produtividade do fluxo de trabalho, pois a titulação pode ser realizada por operadores sem conhecimento químico específico. As indústrias que usam química de titulação incluem agricultura, biotecnologia, produtos químicos, cosméticos, eletrônicos, alimentos e bebidas, tintas e pigmentos, papel e celulose, petroquímica e farmacêutica.

• A titulação é uma técnica analítica bem estabelecida: A titulação é um dos métodos analíticos quantitativos mais antigos e mais comumente usados. Titulações manuais, semiautomáticas e totalmente automatizadas foram amplamente desenvolvidas e são empregadas em uma ampla gama de indústrias.
  
• É um procedimento rápido: No caso de titulações manuais, uma bureta, um titulante e um indicador de ponto final adequado são os únicos itens necessários. O titulante é adicionado à amostra na bureta até que a reação esteja completa e facilmente observável. A medição do volume de titulante dispensado permite o cálculo do teor de analito com base na estequiometria da reação química.
  As titulações automáticas são ainda mais rápidas e representam uma economia significativa de tempo. A automação permite alto rendimento com mínimo esforço do operador e oferece suporte ao usuário em termos de qualidade e segurança dos dados, melhorando a reprodutibilidade e evitando erros de transcrição. A automação aumenta a produtividade e aumenta a eficiência.
  
  
• Técnica muito exata e precisa: No início, foram realizadas apenas as titulações que mostravam uma mudança significativa de cor ao atingir o ponto final. Titulações posteriores foram coloridas artificialmente com um corante indicador. A precisão alcançada dependia principalmente das habilidades do químico e, em particular, de sua capacidade de percepção de cores diferentes. Hoje em dia, a titulação experimentou um forte desenvolvimento: buretas de pistão manuais e posteriores acionadas por motor permitem a adição de titulante precisa e repetível. Os sensores eletroquímicos substituem os indicadores de cor, obtendo assim maior precisão e exatidão dos resultados. A plotagem gráfica do potencial versus o volume do titulante e a avaliação matemática da curva de titulação resultante fornecem uma declaração mais exata sobre a reação do que a mudança de cor no ponto final. Com microprocessadores, a titulação pode ser controlada e avaliada automaticamente, o que representa um passo importante para a automação.
  
• Maior grau de automação possível: Um titulador é um instrumento que permite a automação de todas as operações envolvidas na titulação: adição de titulante, monitoramento da reação (aquisição de sinal), reconhecimento do ponto final, armazenamento de dados, cálculo e armazenamento de resultados. Tudo o que o operador precisa fazer é colocar as amostras na prateleira do titulador e iniciar o método.
  -Saiba mais sobre oportunidades e benefícios da automação com nosso Guia de Automação de Titulação
  
  
• Titulações automatizadas podem ser usadas por operadores pouco qualificados e treinados: No caso de titulações manuais, um técnico de laboratório segue um procedimento (ou método) padronizado e detalhado e aplica suas habilidades e conhecimentos à tarefa. Os resultados são então calculados e documentados.
  Titulações automatizadas são fáceis de realizar e não há necessidade de conhecimento químico altamente especializado. Os métodos de titulação são programados uma vez e podem ser reutilizados por qualquer usuário simplesmente pressionando um botão. Os resultados são então gerados automaticamente.
  
  
• Boa relação preço/desempenho face a técnicas mais sofisticadas.

A titulação é uma técnica analítica quantitativa usada para determinar a concentração desconhecida de um analito de interesse (a substância a ser analisada). É realizada adicionando gradualmente uma quantidade exatamente conhecida de uma substância (o tritrante), que reage com nosso analito em uma proporção definida, à amostra que queremos analisar. A medição do volume de titulante dispensado permite o cálculo do teor de analito com base na estequiometria da reação química.

O titulante é adicionado até que a reação química esteja completa e o final da reação de titulação seja facilmente detectado por técnicas apropriadas (por exemplo, potenciometria ou mudança de cor de um indicador adequado). A reação envolvida em uma titulação deve, portanto, ser rápida, completa, inequívoca e observável.

Para mais informações e comparação, por favor veja aqui:

As curvas de titulação ilustram o progresso qualitativo de uma titulação. Eles permitem uma avaliação rápida do método de titulação. É feita uma distinção entre curvas de titulação logarítmicas e lineares.

A curva de titulação tem basicamente duas variáveis:

• O volume do titulante como a variável independente. O sinal da solução, por exemplo, o pH para titulações ácido/base como variável dependente, que depende da composição das duas soluções.
• As curvas de titulação podem assumir 4 formas diferentes e devem ser analisadas com os algoritmos de avaliação apropriados. Essas quatro formas são: a curva simétrica, a curva assimétrica, a curva mínima/máxima e a curva segmentada.

Modo de titulação de ponto final (EP):

O modo de ponto final representa o procedimento clássico de titulação: o titulante é adicionado até que o final da reação seja observado, por exemplo, por uma mudança de cor de um indicador. Com um titulador automático, a amostra é titulada até que um valor predefinido seja alcançado, por exemplo, pH = 8,2.

Modo de titulação de ponto de equivalência (EQP):

O ponto de equivalência é o ponto em que o analito e o reagente estão presentes exatamente nas mesmas quantidades. Na maioria dos casos, é virtualmente idêntico ao ponto de inflexão da curva de titulação, por exemplo, curvas de titulação obtidas de titulações de ácido/base. O ponto de inflexão da curva é definido pelo valor correspondente de pH ou potencial (mV) e consumo de titulante (mL). O ponto de equivalência é calculado a partir do consumo de titulante de concentração conhecida. O produto da concentração de titulante e o consumo de titulante dá a quantidade de substância que reagiu com a amostra. Em um autotitulador, os pontos medidos são avaliados de acordo com procedimentos matemáticos específicos que levam a uma curva de titulação avaliada. O ponto de equivalência é então calculado a partir desta curva avaliada.

A concentração da quantidade de substância de uma solução de uma entidade X (símbolo c(X)) é a quantidade de substância n dividida pelo volume V da solução.

N é o número de moléculas presentes no volume V (em litros), a razão N/V é o número de concentração C, e N _A é a constante de Avogadro, aproximadamente 6,022×10 ²³ mol ⁻¹ .

As unidades usuais empregadas na análise são mol/L e mmol/L.

A obtenção de resultados de titulação precisos requer uma compreensão de como minimizar os fatores que podem influenciar negativamente a precisão, bem como escolher o método de titulação correto.

A redução de fatores que impactam negativamente a precisão dos resultados requer uma compreensão dos tipos de erros que podem estar presentes em todas as atividades de medição: erros sistemáticos, erros aleatórios e erros de fluxo de trabalho.

erros sistemáticos

Um erro sistemático é um erro constante ou flutuante devido a um erro consistente cometido durante a análise. Os erros sistemáticos típicos na titulação incluem:

• Método analítico ou fórmula de titulação incorretos
• Erros de amostragem ou tamanhos de amostra incorretos devido a um erro de pesagem consistente e não reconhecido
• Valores em branco falsos ou ausentes, ajuste incorreto do sensor
• Uma velocidade muito alta para a reação ou resposta do eletrodo

Uma vez que a fonte de um erro sistemático é identificada em um processo de titulação, geralmente é fácil corrigi-lo.

Erros aleatórios

Um erro aleatório é um componente do erro geral que varia de forma imprevisível e geralmente é mais difícil de identificar. Fontes típicas de erros aleatórios na titulação incluem:

• Manuseio de amostra ruim
• Equipamento inadequado (baixa resolução da balança, grau de vidraria errado, etc.)
• Parâmetros de método incorretos (incrementos muito grandes, tempo de espera insuficiente)
• Bolhas em tubos de bureta ou enxágue ineficaz entre as amostras
• Falta de treinamento do operador ou condições ambientais inconsistentes

Se a origem de um erro aleatório não puder ser identificada, o número de repetições deve ser aumentado para obter um valor médio mais confiável. Isso geralmente leva ao desperdício de amostra, reagentes e tempo.

erros de fluxo de trabalho

Esses tipos de erros geralmente consomem tempo e, ocasionalmente, são muito caros para rastrear, especialmente quando há pressão de tempo ou custo. Erros típicos de fluxo de trabalho incluem:

• Erros de notação/transcrição (por exemplo, cópia de dados, rotulagem incorreta de amostras)
• erros de cálculo
• Misturar amostras e/ou reagentes
• Tamanhos de amostra incorretos
• Erros na configuração do sistema, operação do instrumento ou limpeza (não remoção de bolhas das linhas, por exemplo)

Uma combinação de treinamento do usuário, adesão ao SOP e medidas avançadas para rastreabilidade e integridade de dados reduzirá drasticamente os erros do fluxo de trabalho.

Manuseio de amostras

Erros de manuseio de amostras são talvez a maior fonte de erro em um fluxo de trabalho de titulação. A homogeneidade da amostra, problemas de armazenamento, tamanho incorreto da amostra e erros de pesagem são exemplos.

Em termos de tamanho, a amostra deve ser grande o suficiente para ser representativa, porém não tão grande que seja necessário encher repetidamente a bureta durante a titulação. A titulação ideal deve dar um consumo de titulante entre 30 e 80% de um único volume de bureta. Se a falta de homogeneidade exigir que a amostra seja maior, um titulante mais concentrado deve ser usado.

A amostra também deve ser grande o suficiente para que os erros de medição da amostra sejam minimizados. Isso normalmente requer uma balança adequada e garantir que o tamanho da amostra exceda os requisitos mínimos de peso líquido da amostra. O peso mínimo geralmente é um fator de sua tolerância de processo desejada ou determinada para pesagem. Por exemplo, USP41 especifica um erro máximo permitido de 0,1% nos resultados de pesagem. Para garantir uma pesagem precisa, as tolerâncias individuais do processo devem ser 2 a 4 vezes menores para garantir uma margem de segurança adequada. Para indústrias não regulamentadas pela USP, 1% é uma tolerância de processo típica.

Por exemplo, ao padronizar um titulante KF com tartarato dissódico desidratado, normalmente é necessária uma amostra de 50 mg devido a problemas de solubilidade do metanol. Para garantir uma incerteza de pesagem inferior a 0,1%, é necessária uma balança com legibilidade de pelo menos 0,01 mg. No entanto, se água pura estiver sendo usada para padronizar um reagente KF e garantir o consumo adequado de titulante, 7,5 a 20 mg de água devem ser usados. Nesse caso, uma balança com legibilidade de 0,01 mg pode não atender às diretrizes da USP para pesagem precisa de amostras com peso acima de 14 mg. No caso de amostras líquidas, também deve ser usado o grau apropriado de vidraria ou aparato volumétrico, e cuidados devem ser tomados para evitar erros de manuseio. Para ajudar a minimizar as fontes de erro evitáveis durante os métodos de titulação, baixe nosso pôster gratuito para saber como identificar e evitar erros de titulação.

As definições de titulação a seguir podem facilitar o aprendizado de tudo o que você precisa saber sobre titulação.

Analito: Espécie química específica em uma amostra cujo conteúdo ou quantidade é determinado por titulação.

Fim da titulação: O ponto final desejado ou ponto de equivalência no qual a titulação é encerrada e o consumo de titulante avaliado. Mais de um ponto de equivalência pode ocorrer durante a mesma titulação.

Endpoint: O ponto no qual o final da reação de titulação é observado (normalmente por mudança de cor ou outro indicador de titulação). Definir a titulação junto com seu ponto final representa a técnica clássica.

Ponto de equivalência: O ponto em que o número de entidades (equivalentes) do titulante adicionado é igual ao número de entidades do analito da amostra.

Indicação: O procedimento para acompanhar a reação e detectar o fim da titulação. Geralmente, a indicação é feita por meio de potenciometria (eletrodos) ou indicadores coloridos.

Paralaxe: A diferença na posição aparente de um objeto com base na linha de visão do observador. Na titulação, esse fenômeno deve ser considerado ao observar visualmente os meniscos líquidos em uma bureta.

Padrão primário: Uma substância certificada e altamente pura usada para a determinação precisa da concentração do titulante.

Aquisição de sinal: A aquisição de sinal é o monitoramento de fenômenos físicos para obter valores digitais ou numéricos em determinados pontos (como um ponto final de experimento de titulação ou ponto de equivalência).

Padronização: O uso de uma substância química de referência altamente pura (padrão) para determinar a concentração do titulante.

Estequiometria: As relações mole/massa entre reagentes e produtos na titulação. Os reagentes de titulação reagem de acordo com relações fixas, portanto, se a quantidade de reagentes separados for conhecida, a quantidade do produto pode ser calculada. Se a quantidade de um reagente for conhecida e a quantidade de produtos puder ser determinada, a quantidade de outros reagentes também poderá ser calculada.

Titulante: Uma solução de um determinado reagente químico que é padronizado em termos de concentração para que possa ser usado para titulação precisa.

Titulação: Uma análise química quantitativa na qual uma quantidade definida de titulante reage quantitativamente com o composto da amostra sendo analisada. A partir do volume de titulante consumido, a quantidade de composto da amostra é calculada com base na estequiometria da reação do ensaio. Também conhecida como volumetria ou titrimetria.

Curva de titulação: As curvas de titulação ilustram o progresso qualitativo de uma titulação. A curva geralmente usa o volume do titulante como variável independente e a solução como variável dependente. Uma curva permite uma avaliação rápida do método de titulação. As curvas assumem quatro formas: simétrica, assimétrica, mínima/máxima e segmentada.

Ciclo de titulação: O ciclo que é executado e repetido até que o ponto final ou o ponto de equivalência da reação de titulação seja alcançado. O ciclo de titulação consiste principalmente em quatro etapas: adição de titulante, reação de titulação, aquisição de sinal e avaliação.

Equação de titulação: Uma série de fórmulas de titulação que permitem o cálculo da molaridade em massa de amostras sólidas, a concentração de soluções ácidas e básicas, a concentração de soluções diluídas e o consumo de titulante após uma titulação direta. Para facilitar o cálculo dos resultados da titulação, visite nossa Calculadora de titulação .

Teoria da titulação: A teoria da titulação explora a determinação de um produto relacionado à sua concentração observando uma reação de titulação usando métodos físicos ou eletroquímicos. Saber a concentração exata de uma espécie, produto ou função química ajuda a garantir a eficiência do processo e/ou a qualidade do produto.