Aula2_pH_Tampoes

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18/3/2011
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Aula 2 – pH e tampões
Stryer, capítulo 1
Marzzoco e Torres, capítulo 1
pH e tampões
• Estruturas de moléculas e processos 
bioquímicos são extremamente sensíveis a 
variações de pH. Por isso, é necessário 
algum sistema capaz de manter o pH em 
níveis aceitáveis.
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pH fisiológico
• Em humanos, o pH plasmático deve ser 
mantido por volta de 7,4.
• A faixa “aceitável” é muito pequena: 
problemas graves podem ocorrer já a 
valores próximos de 7.
• Para manter o pH dentro desses níveis 
aceitáveis, os seres vivos utilizam sistemas-
tampão.
Ácidos e bases
• Ácidos e bases foram definidos de forma 
diferente ao longo dos anos, sendo as 
definições mais conhecidas as de Arrhenius
(1884), Brønsted (ou Brønsted-Lowry, 
1923) e de Lewis (1923).
• Em bioquímica, a definição mais utilizada é 
a de Brønsted.
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Ácidos e Bases de Brönsted
• Ácidos: doadores de prótons
• Bases: receptores de prótons
• Dissociação de um ácido HA:
– HA�A+H+
• A é chamada “base conjugada” de HA
Ácidos fortes e fracos
• Ácidos fortes se dissociam totalmente:
– HA�A+H+
– Exemplos: HCl, H2SO4
• Ácidos fracos ionizam-se pouco, compondo 
um equilíbrio químico:
– HA A+H+
– K=[A][H+]/[HA]
– Exemplos: H2CO3, H3PO4
�

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Ka e pKa
• Como o Ka pode ter valores em várias 
ordens de grandeza, usa-se mais comumente 
o pKa:
– pKa=-logKa
• pKas maiores que 2 indicam ácidos fracos
Sistemas tampão
• Quando se adiciona um ácido forte ao 
sistema formado pelo ácido HA e sua base 
conjugada A, o sistema-tampão reage por 
intermédio da base conjugada A, que se 
associa aos prótons transformando-se no 
ácido HA. Assim, menos prótons ficarão 
livres.
• O pH diminui, mas muito menos que se não 
houvesse o ácido fraco.
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Sistemas tampão
• O pH diminui, mas muito menos que se não 
houvesse o ácido fraco – nesse caso, todos 
os prótons adicionais ficariam livres.
Funcionamento de um tampão 
frente a um ácido forte
• Como K é constante, é preciso manter a 
equação K=[A][H+]/[HA].
• As concentrações de H+ e HA aumentam, 
enquanto A diminui.
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Funcionamento de um tampão 
frente a uma base forte
• É preciso manter a equação 
K=[A][H+]/[HA].
• As concentrações de H+ e HA diminuem, 
enquanto A aumenta.
Eficiência de um tampão
• Tampões tem eficiência restrita a uma faixa 
de pH, pois após adições sucessivas do 
ácido (ou da base) forte, o sistema deixa de 
ter ácido fraco (ou prótons) o suficiente para 
associar-se ao ácido (ou base) forte.
• A máxima eficiência de um tampão é no 
valor de pH (típico de cada tampão) em que 
50% do total do ácido estão associados e os 
50% restantes estão na forma de base 
conjugada.
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Eficiência de um tampão
• Isso se dá por haver simultaneamente os 
maiores valores possíveis de ácido e base 
conjugada.
• Esse valor pode ser obtido ao se localizar o 
ponto de inflexão numa curva de titulação.
Curvas de titulação
• Finalidade:
- quantificar o ácido em uma solução
• Método: 
- titular com base de [C] conhecida
- medir pH do meio
- repetir até ácido ser consumido
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Curvas de titulação para alguns ácidos fracos
Equação de Henderson-Hasselbalch
• Manipulando a equação Ka=[A][H+]/[HA], 
chegamos em uma equação útil para 
resolução de problemas:
• O pKa é o valor de pH que provoca 50% de 
dissociação do ácido.
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Aplicação da Equação de 
Henderson-Hasselbalch
• pKas de ácidos fracos são 
valores tabelados.
• Portanto, a equação de 
Henderson-Hasselbalch
permite calcular qual a 
concentração de cada espécie a 
um dado pH (pHs podem ser 
medidos em equipamentos 
chamados pHmetros)
Aplicação da Equação de 
Henderson-Hasselbalch
• Exemplo:
– O ácido lático possui pKa igual a 3.9. Qual a 
proporção de ácido acético e lactato em pH 2,9?
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Tampões biológicos
• Usa-se o termo tampões biológicos para se 
referir àqueles encontrados em seres vivos.
• Em humanos, por exemplo, é necessário 
manter o pH do sangue próximo de 7,4.
• Os principais tampões em humanos são o 
fosfato (sistema H3PO4–H2PO4-), as 
proteínas e o bicarbonato.
O tampão Bicarbonato
• O ácido carbônico (H2CO3) se dissocia em 
bicarbonato (HCO3-) e H+.
• No entanto, o pKa do ácido carbônico é 3,8, 
muito longe da faixa de pH aceitável 
fisiologicamente.
• Nesta forma, portanto, ele não tem utilidade 
como tampão biológico.
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O tampão Bicarbonato
• Uma das propriedades do ácido carbônico, 
porém, é sua capacidade de formar um 
equilíbrio químico com o CO2 dissolvido 
em água:
• CO2+H2O H2CO3
• Embora a reação acima seja rápida na 
ausência de catalisadores, em sistemas 
fisiológicos sua velocidade é insuficiente.
�

O tampão Bicarbonato
• As hemácias possuem, porém, uma enzima 
chamada anidrase carbônica, capaz de 
aumentar a velocidade dessa reação por um 
fator de 107, fazendo com que o CO2
produzido pelos tecidos e difundidos para o 
interior das hemácias seja rapidamente 
transformado em H2CO3, que por sua vez se 
dissocia em HCO3- e H+.
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O tampão Bicarbonato
• Assim, esse sistema conhecido como 
tampão bicarbonato é descrito pela seguinte 
equação de equilíbrio
– Keq=[HCO3-][H+]/[CO2]
• O valor dessa constante é de 7,95*10-7, 
resultando num pKa de 6.1 – este bem mais 
próximo do fisiológico.
O tampão Bicarbonato
• A concentração de CO2 pode ser obtida 
multiplicando-se sua pressão parcial pela 
constante 0,03mEq.L-1.mmHg-1 (a 37º).
• Assim, podemos escrever a equação de 
Henderson-Hasselbalch para esse sistema 
como sendo
• pH=6.1+log([HCO3-]/0,03*pCO2)
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O tampão Bicarbonato
• O tampão bicarbonato é um sistema aberto, 
pois o CO2 dissolvido no plasma entra em 
contato com o do ar atmosférico nos 
alvéolos
Proteínas como tampões
• Uma vez que as proteínas possuem vários 
grupos ionizáveis (como –COO- e –NH3+), 
elas também podem funcionar como 
tampões. Proteínas serão estudadas com 
mais detalhes na próxima aula.
• O sistema tampão bicarbonato apresenta
interessante interação com a hemoglobina, o 
que será estudado na aula 8.