Análise multiparâmetros em fertilizantes por titulação termométrica

O fósforo é um macronutriente essencial para a fotossíntese e para o crescimento ideal das culturas. Ele fornece às plantas a energia necessária para extrair outros nutrientes do solo. Historicamente, o teor total de fósforo é determinado por análise gravimétrica. Como alternativa, a análise espectrofotométrica ou o ICP-OES podem ser utilizados para a determinação. Todos esses métodos exigem etapas demoradas de preparo da amostra ou calibrações regulares.

A titulação termométrica do fósforo baseia-se na determinação gravimétrica, mas elimina os longos tempos de secagem necessários para atingir peso constante. Uma alíquota adequada da amostra é adicionada ao vaso de titulação, e são adicionados 5 mL de tampão pH 10 (cloreto de amônio / amônia), além de 5 mL de uma solução de oxalato (para precipitar eventual cálcio interferente). A solução é então completada para 30 mL com água deionizada e titulada com titulante de nitrato de magnésio até após o ponto final exotérmico (Figura 1).

O macronutriente nitrogênio é essencial por ser um componente dos aminoácidos (blocos construtores das proteínas) e dos ácidos nucleicos (DNA e RNA). Em fertilizantes inorgânicos, o nitrogênio costuma estar presente na forma de amônio, nitrato ou ureia. A amônia geralmente é determinada após destilação alcalina por retrotitulação ácido-base. Outras espécies de nitrogênio costumam ser primeiro convertidas em amônia por digestão antes da análise.

Com a titulação termométrica, uma abordagem diferente é utilizada. Íons amônio, assim como a ureia, reagem exotermicamente com hipoclorito em uma reação redox. Essa reação é ainda catalisada na presença de íons brometo em uma solução levemente alcalina.

Para analisar o nitrogênio amoniacal e a ureia por TET, uma alíquota adequada da amostra é adicionada ao vaso de titulação, e então são adicionados 10 mL de uma solução de brometo/bicarbonato. A solução é então completada para 50 mL com água deionizada e titulada com hipoclorito até após o ponto final exotérmico (Figura 2).

O potássio é um macronutriente essencial para as culturas. Ele regula a água das plantas e as torna mais resistentes à seca. Historicamente, o teor de potássio é determinado por análise gravimétrica. Mais recentemente, o ICP-OES passou a ser utilizado para essa determinação, mas a instrumentação é muito cara.

A titulação termométrica do potássio baseia-se na precipitação do potássio com tetrafenilborato de sódio (STPB). É uma titulação rápida e, por esse motivo, já foi incorporada a diversas normas chinesas sobre fertilizantes (HG/T 2321 para fosfato monopotássico, GB/T 20784 para nitrato de potássio e GB/T 37918 para cloreto de potássio).

Uma alíquota adequada da amostra é adicionada ao vaso de titulação. A solução é então completada para 30 mL com água deionizada e titulada com STPB até que o ponto final exotérmico seja atingido (Figura 3).

O enxofre é um macronutriente secundário para as culturas. Ele desempenha um papel importante no desenvolvimento dos cloroplastos, além de atuar como catalisador na absorção de nitrogênio. O enxofre costuma ser fornecido na forma de sulfato. O ácido sulfúrico também influencia o processo de produção de ácido fosfórico por via úmida, por isso conhecer seu teor é fundamental.

Convencionalmente, o enxofre é determinado por gravimetria. A mesma reação de precipitação com bário também é utilizada na titulação termométrica, sem a demorada secagem até peso constante.

Para a análise, uma alíquota adequada da amostra é adicionada ao vaso de titulação e acidificada (se necessário). A solução é então completada para 30 mL com água deionizada e titulada com cloreto de bário até após o ponto final exotérmico (Figura 4). Para melhorar a sensibilidade do método, as amostras podem ser fortificadas com uma solução padrão de ácido sulfúrico.