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DETERMINAÇÃO POTENCIOMÉTRICA DE ÁCIDO FOSFÓRICO EM REFRIGERANTES
 
INTRODUÇÃO 
De acordo com a Portaria mapa n° 123, de 13 de maio de 2021, é definido refrigerante como uma bebida gaseificada, obtida pela dissolução, em água potável, de ingrediente vegetal, adicionada de açúcar, devendo ser obrigatoriamente saturado de dióxido de carbono, industrialmente puro. 
Com relação especificamente ao refrigerante de cola, o qual é uma bebida carbonatada doce, que contém corante de caramelo, cafeína e obrigatoriamente noz de cola ou extrato de noz de cola, o ácido fosfórico está presente utilizado como acidulante e flavorizante. A utilização deste ácido inorgânico é largamente empregada em razão de seu baixo custo e de seu ótimo desempenho em virtude de sua maior acidez, porém o mesmo só pode ser utilizado em bebidas de cola, pois causa alterações organolépticas em refrigerantes de polpas (BARUFFALDI; OLIVEIRA, 1998; VENTURINI, 2010). 
A elevada ingestão de ácido fosfórico interfere na absorção de cálcio nos ossos, provocando perda de massa óssea, além de que combinado com o açúcar ele dificulta a absorção de ferro nas células, o qual pode causas anemia e deixar o organismo suscetível a infecções (FIALHO, et al., 2019).
A potenciometria possui métodos precisos para quantificar concentrações de analitos com base nos potenciais observados a partir da interação do analito com os equipamentos específicos, como, eletrodos. Na titulação potenciométrica o ponto de equivalência corresponde a uma variação brusca da medida do valor de potencial que está sendo lido (MORAES, 2015). Sendo um método indicado para soluções coloridas ou turvas por não depender de indicadores químicos convencionais, que se baseiam na mudança de cor como detecção do ponto final (SKOOG et al, 2006).
Fundamentado nos possíveis malefícios causados à saúde com a ingestão do refrigerante de cola e consequentemente o ácido fosfórico, em excesso, o presente trabalho tem por finalidade determinar através do método de titulação potenciométrica o teor deste ácido e se o mesmo atende o limite previsto pela legislação. 
 
 
RESULTADOS E DISCUSSÕES 
Levando em consideração que os métodos potenciométricos fundamenta-se na medida da diferença potencial entre dois eletrodos imersos em solução, sem consumo apreciável da corrente, o mesmo torna-se viável para a determinação de ácido fosfórico em refrigerante. 
		Primeiramente, utilizou-se as seguintes formas para determinar o volume necessário de ácido fosfórico (0,1 mol/L) para preparar-se 50 mL da solução do mesmo, assim, chegou-se ao resultado de 0,34 mL.
1. C = T x d x 1000
2. C = M x MM
3. M = C/MM
4. M1 x V1 = M2 x V2
	Após, realizou-se a padronização da solução de NaOH com ácido oxálico, para isso, transferiu-se 10 mL do mesmo para um erlenmeyer e adicionou-se duas gotas de fenolftaleína e titulou-se até o aparecimento da coloração rosa, o que utilizou-se 11 mL até o aparecimento.
2.1 TITULAÇÃO DE ÁCIDO FOSFÓRICO COM NAOH
		Para a titulação de ácido fosfórico com NaOH transferiu-se 5 mL da solução preparada de ácido fosfórico (H3PO4) para um béquer e avolumou-se com água destilada. Após, titulou-se com a solução de NaOH padronizada utilizando-se alíquotas de 0,5 mL até atingir um pH próximo a 11. Previamente, anotou-se um pH de 2,99, ao adicionar-se a solução de hidróxido de sódio, aguardava-se aproximadamente 2 minutos para anotar o pH. Consumiu-se 12,5 mL da solução para alcançar o pH desejado, sendo 11.
Gráfico 1 – Curva de titulação potenciométrica do volume utilizado do titulante vs pH:
Fonte: Os autores.
A partir do gráfico de titulação construído, pode-se chegar a dois novos gráficos, que são, primeira e segunda derivada que consiste na variação de pH e do volume titulado. Os mesmos auxiliam na observação dos pontos de virada, já que são proporcionais aos valores de pH, ou seja, uma grande mudança de pH ocasiona em um aumento no valor da derivada. A seguir os gráficos das duas derivadas: 
Gráfico 2: Método da primeira derivada titulação de ácido fosfórico com NaOH:
Fonte: Os autores.
Gráfico 3: Método da segunda derivada titulação de ácido fosfórico com NaOH:
		Pode-se observar apenas dois pontos de equivalência na titulação de H3PO4, isso porque, segundo Baccan et al (2001) o terceiro ponto de equivalência a constante de dissociação é tão pequena e tão fraca que o terceiro hidrogênio ionizável não possui interesse analítico. 
		Após analisar-se os gráficos, pode-se calcular a concentração (mol/L) da solução de ácido fosfórico (H3PO4) no primeiro e segundo ponto de equivalência, para isso, utilizou-se o gráfico do método da derivada segunda, já que o mesmo é mais preciso que os demais gráficos apresentados no presente artigo.
		Para essa determinação, aplicou-se a seguinte fórmula: Cácido x Vácido = Cbase x Vbase, chegando à concentração de 0,1 mol/L no primeiro ponto de equivalência e 0,105 mol/L no segundo ponto. Com os resultados obtidos chegou-se à conclusão que o preparo e a padronização da solução de NaOH ocorreram de forma correta.
		Também foi possível estipular os valores do pKa1 e pKa2, os quais demonstram resultados, 2,56329 e 7,13 respectivamente. Comparando os mesmos com os valores da literatura percebe-se que o pKa1 e pKa2 obtidos no experimento são maiores do que o permitido, que são 2,14 e 6,48 respectivamente
2.2 DETERMINAÇÃO DE ÁCIDO FOSFÓRICO EM REFRIGERANTE
		Primeiramente, preparou-se a amostra do refrigerante Coca-Cola aquecendo aproximadamente 100 mL do mesmo em um béquer coberto por um vidro de relógio até a sua ebulição, manteou-se o aquecimento por cerca de 20 minutos para a remoção completa do gás carbônico e após, deixou o mesmo esfriar. Se não fosse realizada está etapa, o gás carbônico poderia influenciar nos resultados finais. 
		Transferiu-se 50 mL do refrigerante para um béquer e avolumou-se com água destilada, então, titulou-se a solução padronizada de NaOH 0,1 mol/L. Inicialmente, leu-se o pH da amostra o qual apresentou um valor de 3,5, procedendo-se a leitura até o pH atingir 11, adicionando-se alíquotas de 0,5 mL
		O ácido fosfórico refere-se a um ácido poliprótico, ou seja, tem capacidade de doar mais que um próton, possuindo assim, mais que um hidrogênio substituível por molécula (BACCAN et al 2001). As reações químicas apresentadas a seguir demostram a neutralização do ácido fosfórico assim que é adicionado hidróxido de sódio:
H3PO4 + NaOH → NaH2PO4 + H2O
NaH2PO4 + NaOH → Na2HPO4 + H2O
Na2HPO4+ NaOH → Na3PO4 + H2O
		Com os resultados obtidos durante o experimento pode-se utilizar o programa de Excel para a resolução do gráfico para a verificação da determinação dos pontos de equivalência e então, utilizar o método da primeira e segunda derivada para resultados mais precisos. 
Gráfico 4 – Curva de titulação potenciométrica volume utilizado de NaOH vs pH:
Fonte: os autores.
		Como pode-se analisar no gráfico, a variação do pH ocorre de forma lenta já que a solução utilizada é tampão e é somente próximo ao ponto de equivalência que ocorre um brusco aumento de pH, indicando que houve dissociação de H+. 
		A partir do gráfico construído foi possível gerar duas novas curvas, que são os métodos de primeira e segunda derivada, os quais auxiliam em melhores visualizações dos pontos de virada.
Gráfico 5 – Método da primeira derivada titulação de ácido fosfórico em refrigerante:
Fonte: Os autores.
Gráfico 6 – Método da segunda derivada titulação de ácido fosfórico em refrigerante:
Fonte: Os autores.
		Com os dados obtidos a partir dos gráficos, identificou-se o primeiro e segundo ponto de equivalência, podendo assim, calcular o teor do ácido fosfórico presente na amostra de refrigerante utilizada, manuseando a seguinte fórmula: Cácido x Vácido = Cbase x Vbase. Inicialmente chegou-se ao resultado em mol/L, transformou-se o mesmo em mg/L, os resultados obtidos no primeiro ponto de equivalência foram, 6x10-3 mol/L e 0,587964 mg/L e no segundo ponto de equivalência foram, 7x10-3 mol/L e 0,686958 mg/L. Como a legislação demostra o valor em g/100mLrealizou-se mais uma transformação, chegando em 0,0587964 e 0,0686958 g/100mL, respectivamente.
		De acordo com a consulta pública nº 44, de 13 de junho de 2004 da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), órgão governamental que monitora a produção de bebidas não alcoólicas, o teor do ácido fosfórico não deve ultrapassar 0,700 g/100mL. Com a realização deste experimento, percebeu-se que a amostra analisando não ultrapassa o valor máximo permitido nos dois pontos de equivalência observados, porém, o primeiro apresenta valor muito próximo, apresentando 0,0685 g/100mL. 
CONCLUSÃO 
Através da prática realizada foi possível observar dois métodos de titulação diferentes para definir um mesmo parâmetro. A titulação convencional, que utiliza um indicador para determinar o seu ponto de equivalência, e a titulação potenciométrica, que utiliza o pHmetro, onde o volume da viragem pode ser visualizado pelo salto no pH nos pontos de equivalência, e para isso todas as diluições precisam ser preparadas com o mesmo volume de solução de base forte, para que haja a neutralização.
Em teoria podemos ver que é possível encontrar três pontos de equivalência, entretanto, o terceiro ponto não foi obtido devido a constante de dissociação do terceiro hidrogênio ser muito fraca.
Um ponto muito importante a ser mencionado é que antes das amostras serem analisadas, a bebida de cola foi totalmente desgaseificada, pois o gás poderia reagir com água gerada e assim formar ácido fosfórico, o que poderia alterar o pH e consequentemente alterar a leitura dos dados.
Mesmo com todos os cuidados tomados, por ser um método com muitas etapas importantes, a porcentagem de erros aumenta. Uma das principais fontes de falhas é na preparação, diluição e pesagem das amostras, pois a balança pode não estar calibrada, a quantidade usada do soluto e solvente podem não ser exata, entre outros aspectos. Embora os dois procedimentos de titulação tenham vários fontes de erros, a titulação convencional é mais simples, pois o ponto de equivalência, é visível, determinado com a mudança de cor, todavia o processo com phmetro tem mais um detalhe que interfere nesta análise, ele não utiliza nenhum indicador, apenas o aparelho, assim podendo ter outra fonte de erro, principalmente se o instrumento não estiver calibrado corretamente, o laboratorista pode não deixar o phmetro se estabilizar totalmente, entre outros fatores.
Mesmo com todas essas possíveis fontes de erros a titulação ainda é considerada um método muito eficiente para a análise quantitativa na determinação da concentração das soluções. E no caso da nossa análise, o método potenciométrico se mostrou mais preciso e eficiente, pois a nossa amostra era de cor escura, assim teria uma dificuldade muito grande de se ver o ponto de viragem apenas com a titulação convencional.
REFERÊNCIAS: 
BACCAN, N.; DE ANDRADE J.C.; GODINHO, O.E.S.; BARONE J.S.Química Analítica Quantitativa Elementar, 3a Edição, Editora Edgard Blücher, 2001. ANVISA. Consulta Pública nº 44. 2004.
BARUFALDI, R; OLIVEIRA, M.N. Fundamentos de Tecnologia de Alimentos. São Paulo, Atheneu, 1998, v.3, 316p.
BRASIL. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Gabinete da Ministra. Portaria mapa n° 123, de 13 de maio de 2021. Estabelece os padrões de identidade e qualidade para bebida composta, chá, refresco, refrigerante, soda e, quando couber, os respectivos preparados sólidos e líquidos. Diário Oficial da União, Brasília, DF, 14 mai. 2021.
FIALHO, M. L; et al. Fatores de riscos à saúde por ingestão excessiva de refrigerantes e as suas principais doenças causadas ao ser humano. FAGU, Faculdade do Guarujá. Intraciência, Revista Científica. Edição 17, jan. 2019.
MORAES, K. D. A. Determinação do teor de ácido fosfórico em refrigerantes cola. Monografia, Curso graduação em Farmácia, Centro de Educação e Saúde. UFCG, Cuité, PB, 2015. 
SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fundamentos de Química Analítica, Tradução da 8ª edição norte-americana, Editora Thomson, 2006.
VENTURINI, W. G. Bebidas não alcoólicas: ciência e tecnologia. São Paulo: Editora Blucher, 2010. V. 2.
WENDLAND, G. H; KLASENER, L; GOBO, A. B. Titulação potenciométrica para determinação de ácido fosfórico em refrigerante tipo cola. XXVI Seminário de Iniciação científica. Salão do conhecimento: ciência para a redução das desigualdades. UNIJUÍ, 2018.