pH e Sistema Tampão

pH E SISTEMA TAMPÃO Profª Dra Paula Gabriele F Quaresma Bergonsi FAM 2022 À medida que os métodos da química estrutural forem aplicados em problemas fisiológicos eu acredito será descoberto que a importância das ligações de hidrogênio para a fisiologia é maior do que qualquer outra característica estrutural Linus Pauling A natureza das ligações químicas 1939 pH ÁGUA Molécula mais importante e abundante nos seres vivos Substância inorgânica Molécula polar possui cargas diferentes nos pólos Ligações covalentes O H Ligações de hidrogênio entre as moléculas água ÁGUA As moléculas de água possuem a tendência de ionização reversível Os íons hidrogênio formados em água são imediatamente hidratados para formar íons hidrônio H3O A movimentação de prótons é importante para a FUNÇÃO CELULAR ÁGUA ÁGUA Equilíbrio iônico da água Kw concentração dos íons está igual mudando somente com variações de temperatura Concentrações iguais de H e de OH como na água pura dizse que a solução está em pH neutro pH O termo pH é definido pela expressão O símbolo p denota logaritmo negativo de Para uma solução neutra a 25ºC na qual a concentração de íons hidrogênio é exatamente 10107 M o pH pode ser calculado como se segue O valor de 7 para o pH de uma solução neutra não é um número escolhido arbitrariamente sendo derivado do valor absoluto do produto iônico da água a 25ºC Tipos de soluções a 25C pH Soluções com pH maior que 7 são alcalinas ou básicas a concentração de OH é maior que a de H1 Inversamente soluções tendo pH menor que 7 são ácidas pH Escala logarítmica 1 unidade de pH aumenta 10x a concentração de íons H pH Escala de pH Como medir o pH de soluções aquosas O método mais preciso exato é usar um medidor de pH potenciômetro ou pHmetro Entretanto para processos em que não seja adequado usar o medidor de pH uma reação com reagentes tóxicos por exemplo ou por simplicidade são usados frequentemente alguns corantes que mudam de cor em diferentes faixas de pH indicadores que são menos precisos menos exatos que os medidores de pH Indicadores de pH A primeira teoria sobre indicadores de pH foi elaborada por Wilhelm Ostwald em 1894 tendo como base a teoria da dissociação eletrolítica iônica dos indicadores W Ostwald é considerado o pai da físicoquímica Recebeu o Nobel de Química de 1909 por seu trabalho sobre catálise Ele também desenvolveu um processo de fabricação de ácido nítrico por oxidação do amoniaco 4 NH3 5 O2 4 NO 6 H2O 2 NO O2 2 NO2 3 NO2 H2O 2 HNO3aq NO Indicadores de pH Para Ostwald em sua teoria iônica dos indicadores os indicadores são bases ou ácidos fracos cuja cor das moléculas não dissociadas difere da cor dos respectivos íons São substâncias químicas que fornecem indicação visual dependendo da acidez pH do meio São usados atualmente tanto em solução aquosa quanto em outras apresentações papel indicador por exemplo Como os indicadores mudam de cor Os indicadores de pH são portanto bases ou ácidos orgânicos fracos que possuem formas com cores diferentes dependendo do pH do meio A coloração se dá graças a um rearranjo molecular causado pela variação do pH do meio o que proporciona o surgimento ou desaparecimento dos grupos cromóforos responsáveis pela cor SISTEMA TAMPÃO SISTEMA TAMPÃO Ácidobase forte Dissociação TOTAL em apenas um sentido Ácidobase fraca Dissociação PARCIAL em ambos os sentidos HCl H CL NaOH Na OH HB H B HA H A PAR ÁCIDO BASE CONJUGADO SISTEMA TAMPÃO SISTEMA TAMPÃO MANUTENÇÃO DO pH PROTEÇÃO CONTRA MUDANÇAS ABRUPTAS NA ACIDEZ E ALCALINIDADE ÁCIDO FRACO PARCIALMENTE IONIZADO SISTEMA TAMPÃO EQUAÇÃO DO EQUILÍBRIO a dissociação entre o ácidobase fraca e sua baseácido conjugado coexistem em equilíbrio dinâmico CONSTANTE DE DISSOCIAÇÃO HA H A Keq Ka Ka H A HA Ácido ou base fraca possui comportamento específico quando adicionado ácido ou base ao meio HA H A Ka H A HA SISTEMA TAMPÃO H SISTEMA TAMPÃO HA H A Ka H A HA OH Ácido ou base fraca possui comportamento específico quando adicionado ácido ou base ao meio SISTEMA TAMPÃO HA H A Ka H A HA HA H A Ácido ou base fraca possui comportamento específico quando adicionado ácido ou base ao meio SISTEMA TAMPÃO Por mais que se adicione ácido ou base em um meio aquoso contendo tampão o pH sempre tenderá a se manter estável por decorrência da constante de equilíbrio que se mantém devido a dissociação do denominador HA e a associação dos denominadores H e A Tampão é uma solução de impede variações bruscas de pH em uma determinada faixa quando se adiciona base ou ácido ao meio aquoso SISTEMA TAMPÃO Valor de Ka é muito pequeno logo é representado em logaritmo negativo pKa Titulação Ácido forte Ácido fraco SISTEMA TAMPÃO Curva de titulação pode ser descrita pela equação de HendersonHasselbach Após algumas deduções pH pKa log A HA pH pKa A HA pH pKa A HA pH pKa A HA HA H A pH pKa B HB pH pKa B HB pH pKa B HA SISTEMA TAMPÃO Um tampão é capaz de impedir as variações bruscas de pH 1 unidade para cima ou para baixo do seu pKa TAMPÕES BIOLÓGICOS pH é um parâmetro importante e muito usado na bioquímica Afeta a estrutura e a atividade de macromoléculas biológicas como enzimas Usado como parâmetro no diagnóstico médico TAMPÕES BIOLÓGICOS TAMPÃO BICARBONATO Pka bicarbonato 61 A concentração de bicarbonato no sangue determina o pH do sangue Ácido carbônico Anidrase carbônica TAMPÕES BIOLÓGICOS TAMPÃO BICARBONATO Pka bicarbonato 61 TAMPÕES BIOLÓGICOS TAMPÃO FOSFATO intracelularrenal H2PO4 HPO4 2 H pKa 686 786 586 Exercícios 1 O pH dos fluidos extracelulares é tamponado pela razão entre bicarbonato e ácido carbônico sanguíneo Prender a respiração pode aumentar os níveis de CO2 no sangue Que efeito isso pode ter no pH dos fluidos extracelulares Explique mostrando a equaçãoões de equilíbrio relevantes para esse sistema tampão 2 Pesquise porque o descontrole do Diabetes produz acidose metabólica