Titulação termométrica – a peça que faltava no quebra-cabeça
26/10/2020
Artigo
Compartilhar artigo
A titulação é uma técnica de análise bem estabelecida, ensinada a todo e qualquer estudante de química. É realizado em quase todos os laboratórios analíticos, tanto como titulação manual, titulação fotométrica, ou titulação potenciométrica. Nesta entrada do blog, gostaria de apresentar um tipo adicional de titulação que você pode nunca ouvi falar antes – titulação termométrica – que pode ser considerada a peça que faltava no quebra-cabeça da titulação.
Aqui, pretendo cobrir os seguintes tópicos:
- O que é titulação termométrica?
- Por que considerar a titulação termométrica?
- Exemplos práticos de aplicação
O que é titulação termométrica?
À primeira vista, a titulação termométrica (TET) parece uma titulação normal e você não verá muita (ou nenhuma) diferença a uma curta distância. As diferenças em comparação com a titulação potenciométrica estão nos detalhes.
O TET baseia-se no princípio da mudança de entalpia (ΔH). Cada reação química está associada a uma mudança na entalpia que, por sua vez, causa uma mudança de temperatura. Durante uma titulação, o analito e o titulante reagem exotérmicamente (aumento da temperatura) ou endotérmico (diminuição da temperatura).
Durante uma titulação termométrica, o titulante é adicionado a uma taxa constante e o mudança de temperatura causado pela reação entre o analito e o titulante é medido. Ao representar graficamente a temperatura versus o volume de titulante adicionado, o ponto final pode ser determinado por uma quebra na curva de titulação. figura 1 mostra curvas de titulação termométrica idealizadas para situações exotérmicas e endotérmicas.
O que acontece durante uma titulação termométrica?
Durante um exotérmico reação de titulação, a temperatura aumenta com a adição do titulante enquanto o analito ainda estiver presente. Quando todo o analito é consumido, a temperatura diminui novamente à medida que a solução se equilibra com a temperatura atmosférica e/ou devido à diluição da solução com titulante (figura 1, gráfico esquerdo). Esta diminuição de temperatura resulta em um ponto final exotérmico.
Pelo contrário, por um endotérmico reação de titulação, a temperatura diminui com a adição do titulante enquanto o analito ainda estiver disponível. Quando todo o analito é consumido, a temperatura estabiliza ou aumenta novamente à medida que a solução se equilibra com a temperatura atmosférica e/ou devido à diluição da solução com titulante (Figura 1, gráfico da direita). Essa diminuição de temperatura resulta em um ponto final endotérmico.
Conhecer a temperatura absoluta, isolar o recipiente de titulação ou termostatizar o recipiente de titulação não é, portanto, necessário para a titulação.
Para medir as pequenas mudanças de temperatura durante a titulação, um termistor de resposta muito rápida com um alta resolução é necessário. Esses sensores são capazes de medindo diferenças de temperatura inferiores a 0,001 °Ce permitir a coleta de um ponto de medição a cada 0,3 segundos (Figura 2).
Saiba mais sobre nossos produtos Thermoprobe rápidos e sensíveis abaixo – disponíveis até mesmo para soluções de amostras agressivas.
Se você quiser saber mais sobre a teoria por trás do TET, então baixe nossa monografia abrangente e gratuita sobre titulação termométrica.
Por que considerar a titulação termométrica?
A titulação potenciométrica e fotométrica já estão bem estabelecidas como técnicas instrumentais de titulação, então por que considerar a titulação termométrica?
TET tem as mesmas vantagens que qualquer técnica de titulação instrumental:
- Análises baratas: Os instrumentos de titulação são baratos para adquirir e não apresentam altos custos de operação e manutenção em comparação com outros instrumentos para análise elementar (por exemplo, HPLC ou ICP-MS).
- Método absoluto: A titulação é um método absoluto, o que significa que não é necessário calibrar frequentemente o sistema.
- Uso versátil: A titulação é um método universal, que pode ser usado para determinar muitos analitos diferentes em diversas indústrias.
- Fácil de automatizar: A titulação pode ser facilmente automatizado, aumentando a reprodutibilidade e a eficiência do seu laboratório.
Descubra mais informações sobre como a automação de titulações pode ajudar na carga de trabalho do seu laboratório em nosso artigo anterior do blog.
Por que considerar a automação – mesmo para titulações simples
Em comparação com a titulação instrumental clássica, a titulação termométrica tem várias vantagens adicionais:
- Titulações rápidas: Devido à constante adição de titulante, as titulações termométricas são muito rápidas. Normalmente, uma titulação termométrica leva de 2 a 3 minutos.
- Sensor único: Independentemente da reação de titulação (por exemplo, ácido-base, redox, precipitação, …), o mesmo sensor (Thermoprobe) pode ser utilizado para todas elas.
- Sensor livre de manutenção: Além disso, o Termossonda é livre de manutenção. Isso requer sem calibração ou enchimento com eletrólito e pode simplesmente ser armazenado seco.
- Menos solvente: Normalmente, as titulações termométricas usam 30 mL de solvente ou até menos. A pequena quantidade de solvente garante que a diluição seja minimizada e as alterações de entalpia possam ser detectadas de forma confiável. Como benefício colateral, menos resíduos é produzido.
- Titulações adicionais possíveis: Como a mudança de entalpia é universal para qualquer reação química, a titulação termométrica não se limita a encontrar um indicador de cor ou eletrodo de indicação adequado. Isto permite a possibilidade de titulações adicionais que não podem ser cobertas por outros tipos de titulação.
- Preparação de amostra mais fácil: Como o TET utiliza concentrações de titulante mais altas é possível utilizar amostras maiores, reduzindo erros de pesagem e diluição. Etapas tediosas de preparação de amostras, como filtração, também podem ser omitidas.
Saiba mais sobre o sistema 859 Titrotherm para obter as determinações de TET mais confiáveis abaixo.
Exemplos práticos de aplicação
Nesta seção mostrarei alguns exemplos práticos onde o TET pode ser aplicado.
Número ácido e número base
O número ácido (AN) e o número base (BN) são dois parâmetros-chave na indústria do petróleo. Eles são determinados por uma titulação ácido-base não aquosa usando KOH ou HClO4, respectivamente, como titulante.
Durante tais determinações, ácidos muito fracos (para análise de AN) e bases (para análise de BN) são titulados com apenas pequenas alterações de entalpia. Usando um indicador catalítico, estes ácidos e bases fracos também podem ser determinados por TET.
ASTM D8045 descreve a análise do AN por titulação termométrica. Os benefícios de realizar esta titulação são:
- Menos solvente (30 mL em vez de 60 ou 120 mL), o que significa menos resíduos
- Titulação rápida (1–3 minutos)
- Sem condicionamento do sensor
Se você deseja saber mais sobre quão bem os resultados da determinação de AN de acordo com ASTM D8045 correlacionar com ASTM D664, baixe nosso White Paper gratuito, bem como nosso folheto abaixo.
Para obter informações mais detalhadas sobre a titulação em si, baixe gratuitamente o seguinte Boletins de aplicação.
AB-405: Determinação do número base total em produtos petrolíferos
Sódio
Utilizando a titulação convencional, o teor de sal nos alimentos é geralmente determinado com base apenas no teor de cloreto. No entanto, os alimentos geralmente contêm fontes adicionais de sódio, por exemplo, glutamato monossódico (também conhecido como «MSG»). Com o TET torna-se possível titular o sódio diretamente e, assim, determinar de forma barata o verdadeiro teor de sódio nos alimentos, conforme estipulado em vários países.
Se você deseja saber mais sobre a determinação de sódio, assista nosso Metrohm LabCast vídeo:
Para obter informações mais detalhadas sobre a titulação em si, baixe o Boletim de Aplicação gratuito aqui.
AB-298: Determinação automatizada de sódio em vários alimentos com 859 Titrotherm
Análise de fertilizantes
Os fertilizantes consistem em vários nutrientes, incluindo fósforo, nitrogênio e potássio, que são importantes para o crescimento das plantas. O TET permite a análise destes nutrientes empregando reações gravimétricas clássicas como base para a titulação (por exemplo, precipitação de sulfato com bário). Isto permite uma determinação rápida, sem precisar esperar horas pelo resultado, como acontece com os procedimentos convencionais baseados na secagem e pesagem do precipitado.
Nutrientes
which can be analyzed by TET include:
- Phosphate
- Potassium
- Ammoniacal nitrogen
- Urea nitrogen
- Sulfate
Quer saber mais sobre análise de fertilizantes com titulação termométrica? Baixe nosso White Paper gratuito abaixo neste tópico.
Papel branco: Análise multiparâmetro em fertilizantes – Rápido e fácil via titulação termométrica
Para informações mais detalhadas sobre as diferentes aplicações de fertilizantes, consulte o Localizador de aplicativos Metrohm:
Localizador de aplicações Metrohm: aplicações TET para fertilizantes
Compostos metal-orgânicos
Compostos metal-orgânicos, como Reagentes de Grignard ou compostos de butil-lítio, são usados para sintetizar ingredientes farmacêuticos ativos (APIs) ou fabricar polímeros como o polibutadieno. Com o TET, a análise destas espécies sensíveis pode ser realizada de forma rápida e confiável titulando-os sob gás inerte com 2-butanol.
Se você deseja saber mais sobre este assunto, confira nosso correspondente gratuito Nota de aplicação.
Determinação de compostos metal-orgânicos
Estes foram apenas alguns exemplos sobre as possibilidades da titulação termométrica para demonstrar seu uso versátil. Para uma seleção mais detalhada, dê uma olhada em nosso Localizador de aplicativos.
Para resumir:
- TET é um método de titulação alternativo baseado em mudança de entalpia
- A rápido e sensível A sonda térmica é usada para determinar pontos finais exotérmicos e endotérmicos
- A titulação termométrica é técnica de análise rápida fornecendo resultados em menos de 3 minutos
- A titulação termométrica pode ser usada para diversas análises, incluindo titulações que não podem ser realizadas de outra forma (por exemplo, determinação de sódio)
Espero que esta visão geral tenha lhe dado uma ideia melhor sobre a titulação termométrica – a peça que faltava no quebra-cabeça da titulação.
Suas conclusões de conhecimento
Monografia: Titrimetria termométrica prática
White Paper: Análise multiparâmetro em fertilizantes – Rápido e fácil via titulação termométrica
