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pH e Sistemas Tampão

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by

Alexandre Libanio Reis

on 29 February 2016

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Transcript of pH e Sistemas Tampão

O controle do pH é importante, pois muitas enzimas tem um faixa estreita de funcionamento ótimo;

A capacidade de tamponamento é fundamental para o bem-estar dos organismos, para protegê-los de mudanças indesejáveis ​​no pH;

Muitos compostos e macromoléculas, além do bicarbonato, podem servir de solução tampão para proteínas e compreendem uma das principais classes.

Aplicações Bioquímicas
Um tampão é uma solução de um ácido fraco e a sua base conjugada, que resiste a alterações no pH em ambos os sentidos, para cima ou para baixo;

Um tampão funciona melhor no meio da sua varaiação, em que a quantidade de ácido não dissociado é aproximadamente igual à quantidade de base conjugada;

Um pode absorver o excesso de prótons (ácido), o outro pode absorver o excesso de hidróxido (base).

O que salvou a vida do paciente?
Ácidos fracos têm apenas uma tendência modesta para liberar seus prótons (definição de um ácido);

Quando o fazem, o ânion correspondente torna-se um receptor de prótons disposto e é chamado a base conjugada.

As propriedades de um tampão promover o equilíbrio entre um ácido fraco e a sua base conjugada.

Ácidos fracos, as suas bases conjugadas e tampões
A) Adicionar HCl;
B) Adicionar ácido acetilsalicílico;
C) Adicionar fosfato;
D) Adicionar bicarbonato;
E) Adicionar NaOH

Q#5: De que outra maneira pode-se elevar o pH do sangue do paciente para obtê-lo de volta ao intervalo normal?
A aspirina inibiu sua capacidade de utilizar o oxigênio de forma eficaz;

O corpo do paciente está tentando se livrar do CO2;

Pela ingestão excessiva, as vias aéreas foram obstruídas;

A hemoglobina não pode transferir oxigênio a pH’s baixos.

Q#4: Porque um paciente, após a ingestão excessiva de Aspirina, ao chegar na emergência, pode apresentar uma respiração rápida e profunda, apesar de estar quase em coma?

Assim, em água, o CO2 forma um ácido fraco!
Quando se pratica um exercício de alta intensidade o que você acha que ocorre com o pH sanguíneo?

Qual seria o efeito sobre o pH, uma vez que quando se para a atividade, mas continua a respirar com dificuldade por alguns minutos? Por quê?

Para um atleta prestes a começar uma atividade, qual seria a conseqüência de hiperventilação? Que vantagem isso pode conferir?

Algumas substâncias, como o ácido acético (vinagre) não se dissociam completamente em água;

Assim, eles liberam prótons, mas apenas uma pequena fração de suas moléculas se dissociam (ionizam);

Assim, enquanto se o HCl 1 M representa um pH = 0 (porquê?), 1 M de ácido acético é apenas pH = 2,4.

Ácidos fracos

A. 14 x 10-6 M

B. 1 x 10-6 M

C. 1 x 10-7 M

D. 1 x 10-8 M

E. 14 x 10-8 M

Q#2: Em uma solução aquosa, onde a concentração de H+ é 1 x 10-6 M, então a
concentração de OH- deve ser:

A) Perde um próton.

B) Perde um elétron.

C) Ganha um próton.

D) Ganha um elétron.

E) Nenhuma das anteriores

Q#1: O ácido é um composto que
em solução aquosa será prontamente:

Um ácido é uma substância que, quando dissolvido em água, liberta prótons;
O grau de dissociação, que é, a quantidade de prótons liberados em comparação com a quantidade total de composto e é uma medida da força do ácido;

Por exemplo, HCl (ácido clorídrico) é um ácido forte, pois ele se dissocia completamente em água, gerando [H+] [Cl-] livres;

Acidez pode ser medida em uma escala chamada pH (mais assustadoramente: "o logaritmo negativo da concentração de íons de hidrogênio").

O que é um ácido?

Prof. Alexandre Libanio, Dr.

Ácidos, pH e Tampões:

Conceitos básicos de Química para Bioquímica

É o produto de ionização do ácido carbônico;

Pela Lei da Ação de Massas, a adição de uma grande quantidade de bicarbonato deve conduzir a reação em que direção?

Pense nisso: se você adicionar bicarbonato de sódio no vinagre, o que vai acontecer, e o que isso significa?

Papel do Bicarbonato
Uma ingestão excessiva de Aspirina;

A variação de pH dentro da qual os seres humanos podem sobreviver, no sangue é de cerca de 6,8 a cerca de 8,0;

Fora desse intervalo leva coma e morte.

Mas, existe a possibilidade de se ter problemas com a ingestão de ácidos fracos?

Porque é uma escala logarítmica?
Todo fator de diferença de 10 em [H+] representa 1.0 unidade de pH e;
Todo fator de diferença de 2 em [H+] representa 0.3 unidades de pH;
Portanto, mesmo que numericamente pequenas as diferenças no pH, pode gerar efeitos biológicos significativos ...

O problema conceitual de pH
Perfis de pH para reações enzimáticas
Mas ainda assim, a cada 1000 moléculas de ácido acético em uma solução 1M, apenas 4 são ionizados.

100 bilhões de vezes diferentes

Água: Keq = 1.8 x 10-16

Ácido acético: Keq = 1.7 x 10-5

Comparando as constantes de equilíbrio
Use um pHmetro—e leia o número.

Use o papel de pH (cores padrão indicam o valor do pH).

Titula-se a solução com quantidades precisas de base ou ácido, em conjunto com um corante solúvel, como a fenolftaleína, cujas mudanças de cor quando um pH específico seja atingido.

Como determinar o valor de pH de uma Solução?
Tampão Fosfato

Mas o que é um ácido, e o pH ?

Um questionamento sobre acidez de duas bebidas:

Café pH 5!
Suco de limão pH 3!

Você conhece o pH dos tomates? Refrigerante Cola ou cerveja? Seu estômago?

A adição de bicarbonato em excesso absorverá muitos dos prótons livres e conduzirá ao equilíbrio para a esquerda.
Isto reduzirá a acidez, o aumento do pH, e o dióxido de carbono produzido será excretado pelos pulmões ou por depuração renal.

A medida que o dióxido de carbono passe para a solução, o ácido carbônico é formado, o qual parcialmente se dissocia, libertando protões (H +) e, portanto, fazendo com que a solução torne-se mais ácida, isto é, promova a redução do pH.
HCO3- + H+
CO2 + H2O


H2CO3

A hidratação do dióxido de carbono em água
Ácidos e Bases fortes

HCl é um ácido forte que se dissocia completamente em água. 1 M HCl produzirá 1 M [H+] e o pH será calculado:
pH = -log [H+] = -log(1) = 0

NaOH é uma base forte que se dissocia completamente em água. 1 M NaOH produzirá 1 M [OH-]:

[H+] [OH-] = 10-14 M e deve permanecer constante
[H+] = 10-14 M e o pH será calculado:
pH = -log [H+] = -log(10-14) = 14

A vida é compatível apenas numa faixa estreita de pH em torno de 7.0

HC
l
H+
+
C
l-

pH = -log [H+]

Rede de Prótons

Íons H+ (prótons) não permanecem livres na solução, eles são imediatamente hidratados à íons hidrônio (H+ + H2O H3O+).

H2O H+ + OH-

pKa e pH
Quando [Ac-] e [HAc] são equivalentes, então:

Ka = [H+]

pKa = 4.8 = -log(Ka) = -log [H+]

pH é definido como -log [H+], o pKa = pH quando as concentrações de Ac- e HAc são equivalentes.

[HAc]

[H+]

[Ac-]

Ka =

Dissociação de ácidos e bases fracas
O

O

R-C-OH R-C-O- + H+ (C-term/Asp/Glu)

R-NH3+ R-NH2 + H+ (N-term/Lys)

HA A- + H+ (geral)

[H+] [A-]
Ka = ––––––––– = Constante de dissociação ácida
[HA]

Escala de pH

Ácido: doador de prótons

Logarítimo (base 10):
se log(x)=y então, x=10y

Base: aceptor de prótons

Água pura possui
[H+] = [OH-] = 10-7 M, então:

pH = -log(10-7) = -(-7) = 7

= -log [H+]


pH
Ácidos e bases fracas
Keq =

[H2O]

[H+] [OH-]

= 1.8x10-16 M com [H2O] = 55.6 M

pKa = -log(Ka) = -log(1.7x10-5 M) = 4.8

= 1.7x10-5 M

[HAc]

[H+] [Ac-]

Keq = Ka =

Ac-

HAc

+ H+

Uma base forte

Um ácido forte

[H+] M

pH

A escala de pH varia de 0 a 14, por que [H+][OH-] = 10-14

A maioria das células vivas têm uma faixa muito estreita de tolerância para pH, ou seja, [H+];
A [H+]será muito importante (explícita ou implicitamente) para muitos outros temas em biologia;
A [H+] é controlada em todos os organismos vivos e em praticamente todas os eventos metabólicos;
Cada unidade de pH representa um fator de diferença de 10 [H+].
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