53º Congresso Brasileiro de Quimica
Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4

ÁREA: Iniciação Científica

TÍTULO: SISTEMA AUTOMATIZADO PARA TITULAÇÃO POTENCIOMÉTRICA UTILIZANDO FLUXO CONTÍNUO NA ADIÇÃO DO TITULANTE

AUTORES: Barbosa, K. (INPA) ; Sargentini Jr., (INPA) ; Bolson, M.A. (INPA) ; Silva, H.A. (UFAM)

RESUMO: Foi desenvolvido um método analítico que possibilita a substituição do titulador automático por um sistema automatizado e de aquisição de dados para a determinação das constantes ácidas por meio da Função de Gran. O sistema é de fácil montagem e baixo custo, constituído por uma bomba peristáltica de múltiplos canais, válvulas solenoides de três vias, pHmetro, agitador magnético e computador para controle de válvula e aquisição de dados. Utilizando ácido cítrico como solução de referência, na titulação das constantes ácidas, obteve-se um bom resultado de erro relativo (0,86%) e desvio padrão (0,0001) no sistema proposto, comparado com os métodos tradicionais de bureta digital e volumétrica.

PALAVRAS CHAVES: Constantes ácidas; Função de Gran; Grupos funcionais

INTRODUÇÃO: A titulação potenciométrica envolve medidas do potencial de um eletrodo indicador adequado em função do volume do titulante. A partir de curvas obtidas com a técnica estima-se um valor numérico aproximado para a constante de dissociação de ácidos ou bases sendo que essa grandeza pode ser calculada a partir do pH em qualquer ponto ao longo da curva (SKOOG, 2002). Diversas técnicas analíticas têm sido utilizadas para a determinação do ponto final de uma titulação e até mesmo para a determinação de grupos funcionais. (ALEIXO & GODINHO, 1987; MASINI, 1998; ZARA, 1997). Dentre elas destaca-se a titulação potenciométrica por apresentar como vantagens variação rápida no potencial próximo do ponto de equivalência, isenção de incertezas do potencial de junção, por permanecer relativamente constante durante a titulação e baixo custo quando comparadas com técnicas atuais. (SKOOG, 2002). O uso das funções de Gran modificadas em linearização de curvas de titulações potenciométricas ácido-base possibilitam a determinação da concentração e pKa de cada tipo de grupamento ácido (GOMEZ et al. 1991). Considerando a ausência de titulador automático, foi desenvolvido um sistema para caracterização de grupos funcionais em ácido cítrico utilizando titulação potenciométrica automatizado, com fluxo contínuo.

MATERIAL E MÉTODOS: Para o desenvolvimento do sistema automatizado para titulação potenciométrica utilizando fluxo contínuo na adição do titulante, foi utilizado: uma bomba peristáltica de múltiplos canais da marca Ismaltec modelo MC-MS/CA8, equipada com tubos tygon de diâmetro 0,38 mm; válvulas solenoides de três vias COLE- PARMER modelo 625. E. Bunker CT. Vernon Hill IL; pHmetro HANNA modelo HI 223 eletrodo de referencia Ag/AgCl; agitador magnético, computador para acionar a válvula e aquisição de dados e gás purga (Argônio 99.999%, White Martins) de 250 mL min-1 conforme recomendações do fabricante. Para obter um volume constante de 25 μL do titulante por abertura de válvula foi estudado a correlação de vazão por tempo de abertura de válvula. A estabilidade, tempo de abertura da válvula e vazão da bomba peristáltica foi ajustada em quatro velocidades diferentes 18 (vazão 1,16 mL min-1), 36 (vazão 1,42 mL min- 1), 50 (vazão 1,63 mL min-1) e 77 (vazão 2,02 mL min-1). O acionamento da válvula foi controlado por um computador usando software relais timer (http://www.kemo-electronic.com/download/RelaisTimer11.exe). A aquisição de dados de potencial foram gerenciados no mesmo computador. Foram feitas titulações volumétricas de ácido cítrico 0,01 mol L-1 usando como titulante NaOH 0,1 mol L-1 com três dispersores diferentes de titulante, sendo, uma bureta digital, bureta volumétrica e os sistema de titulação potenciométrica proposto (Figura 1).

RESULTADOS E DISCUSSÃO: Analisando o experimento nas diferentes vazões da bomba peristáltica contidos na tabela 1, pode-se observar que não houve uma variação significativa no desvio padrão das adições e o erro relativo dentre as vazões é pequeno. Nestas condições foi escolhida a vazão 1,42 mL min-1, pois apresentou o menor erro relativo dos volumes adicionados, pequeno tempo de abertura de válvula e menor desgaste do tubo tygon. O erro relativo da estabilidade do tubo tygon e reprodutibilidade das medidas dos volumes adicionados varia de 0,4% a 1,6%, o que sugere que o sistema é estável e não necessita de estabilização prévia dos tubos tygon, e consequentemente o sistema pode ser utilizados em titulações de grande duração. O resultado de erro relativo e desvio padrão para a validação do método através da titulação potenciométrica com ácido cítrico foi de 0,86% e 0,0001 respectivamente mostrando assim que o sistema apresenta boa precisão e excelente exatidão para o sistema de titulação proposto. Através dessa titulação foi possível determinar as constantes ácidas com auxilio da função de gran modificada. A Figura 2 mostra o comportamento da curva de titulação e os três grupos carboxílicos determinados.

Figura 1:Sistema titulação potenciométrica

(A)Gás argônio;(B)Titulante;(C)Bomba peristáltica; (D)Computador;(E)Agitador magnético;(F)pHmetro;(G) Válvula solenoide;(H)Amostra.

Figura 2

Resultados obtidos da regulagem das vazões correlacionados com o tempo de abertura de válvula e Função de Gran e curva de titulação de ácido cítrico.

CONCLUSÕES: O sistema proposto é de fácil montagem, automatizado, tem custo operacional baixo quando comparado com tituladores automáticos. Para os diferentes dispersores o sistema proposto foi o que apresentou menor desvio de 0,0001 e um menor erro relativo de 0,86%, mostrando assim que o sistema tem boa precisão e excelente exatidão na obtenção de curvas de titulação de grande duração e podem-se utilizar as Funções de Gran Modificadas para quantificação das constantes ácidas ou grupos funcionais de misturas de ácidos fracos.

AGRADECIMENTOS: Ao INPA pela oportunidade da bolsa de iniciação cientifica,CNPq pelo apoio financeiro e ao Laboratório de Química Analítica Ambiental pela colaboração.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: Aleixo, L.M & Godinho, O.E.S. 1987. Discussão sobre o uso de funções de Gran modificadas em titulações potenciométricas ácido-base. Aplicação à titulação da mistura de ácidos clorídricos e cítricos com base forte. Química Nova, 10: 83-90.
Gomez. et al. 1991. Acid- base properties of aquatic humic substances isolated from unpolluted tropical black water rivers. Fresenius Journal Analytical Chemistry, 339: 664-668.
Masini. et al. 1998. Determination of ionizable groups of proteins by potentiometric titration in concentrated solutions of guanidine hydrochloride. Fresenius J. Anal. Chem, 360: 104-111.
SKOOG, Douglas A. Princípios de análise instrumental. 5.ed. Porto Alegre: Bookman, 2002.
Zara, L. F. 1997. Estudo das interações entre Mn, Ni, Cu, Cd e Pb com ácido húmico aquático utilizando resina fosfato de celulose (FOSCEL). Dissertação de mestrado. Instituto de Química Campus de Araraquara/ Universidade Estadual Paulista– UNESP, Araraquara, São Paulo.84pp.