Água, pH e tampões

Prévia do material em texto

Nivelamento em Química Básica
Bem-vindo(a)!
O Nivelamento em Química Básica tem o propósito de te auxiliar na consolidação de conteúdos básicos na área de Química.
Buscando te amparar nessa jornada rumo ao conhecimento, o Nivelamento em Química Básica foi organizado por Unidades de Aprendizagem de componentes curriculares importantes para sua formação.
Bons estudos!
Água, pH e tampões
Apresentação
A água cobre 70% da superfície terrestre e compõe, aproximadamente, 70% do nosso corpo também, ou seja, essa substância é de extrema importância para os organismos. Inclusive, a água influencia no pH do sangue, dos nossos fluidos, da água mineral que bebemos e das águas nas quais nadamos, porque ela pode agir tanto como ácido quanto como base. O pH (potencial hidrogeniônico) é a medida de acidez de uma substância, ou seja, quantos íons H+ a substância libera. Essa medida vai de 0 a 14, indicando se a substância é mais ácida ou básica.
Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai estudar sobre a água, pH e solução tampão.
Bons estudos.
Desafio
Sabe quando você chupa um limão e já sabe que ele é ácido? Pois é, ele tem um índice de pH baixo, por isso é realmente ácido. Mas, o que é pH? Significa “potencial hidrogeniônico” e mede, por meio de um cálculo com logaritmo, a concentração (mol/L) de íons hidrogênio em uma solução. Seu valor varia entre 0 e 14, sendo que 7 é o valor do pH neutro (nem ácido, nem básico).
Quanto mais H+ há na solução, menor o pH, indicando que a solução é ÁCIDA. Se a concentração de H+ for baixa, maior será o pH, caracterizando uma solução BÁSICA/ALCALINA.
Veja no quadro a seguir quais são os valores de pH existentes e suas características.
Como a concentração de H+ ou OH- costumam ser muito pequenas, tanto o pH quanto o pOH (potencial hidroxiliônico) são calculados a partir dos logaritmos desses valores de molaridade. Vou explicar melhor:
pH = - log [H+] e pOH = - log [OH-]
Soluções ácidas: [H+] > 1,0.10-7 mol/L, pH < 7,00
Soluções básicas: [H+] < 1,0.10-7 mol/L, pH > 7,00
Soluções neutras: [H+] = 1,0.10-7 mol/L, pH = 7,00
Vou te dar um exemplo:
Sabendo que a concentração de íons hidrogênio em um cafezinho é igual a 1.10-5 mol/L, qual será o pH desta solução?
pH = - log 1.10-5 (segundo a propriedade de logaritmo, quando há uma potência no logaritmando, o expoente passa para a frente do log, multiplicando)
pH = -5.-log 1.10 (o 1 não precisa aparecer, afinal qualquer número vezes 1 é ele mesmo)
pH = -5.-log 10 (log de 10 é igual a 1, porque 101 = 10)
pH = -5.-1
pH = 5, ou seja, caráter ácido (pH < 7)
Em laboratório, o pH de uma solução é medido com um aparelho medidor de pH ou peagâmetro. Na Tabela 15.1, página 673 do livro de Química de Chang e Goldsby, estão indicados os valores de pH de alguns fluidos comuns.
 
​​​ 
Entendendo o que o valor do pH representa, a partir da tabela anterior, classifique as substâncias em ácidas ou alcalinas.
Escreva sua resposta no campo abaixo:
Ácidas: suco gástrico no estômago, suco de limão, vinagre, suco de toranja, suco de laranja, urina (mais ácida do que alcalina), água exposta ao ar, saliva, leite.
Neutra: água pura.
Alcalinas: sangue, lágrimas, leite de magnésia, amônia de limpeza doméstica.
Infográfico
O nosso corpo tem, aproximadamente, 70% água. Mas vale frisar que quando somos bebês a porcentagem é maior, e vai diminuindo no decorrer da vida, podendo chegar a 50% quando ficamos idosos.
A água é essencial para o bom funcionamento do organismo, por isso devemos ingerir uma boa quantidade por dia, assim os rins trabalham melhor na filtração do sangue, o fígado também melhora a metabolização, as células, os cabelos e a pele melhoram, enfim, é boa para o corpo todo! Para isso, há a estimativa de que uma pessoa adulta deva tomar 2 litros de água por dia, mas é possível realizar um cálculo simples que relaciona quantidade com a massa corporal:
35 mL de água x Massa corporal kg
Por exemplo, uma pessoa de 60 kg deve ingerir 2,1 L (35*60 = 2100 mL) de água por dia.
Vamos ver as características e benefícios dessa substância?! Confira no infográfico a seguir:
Dica do Professor
A principal característica de uma solução tampão é a capacidade de resistir a variações de pH quando são adicionadas pequenas quantidades de ácido ou base a ela.
Uma solução tampão é uma solução de um ácido ou uma base fracos e a sua base ou o seu ácido conjugados, respectivamente; ambos os componentes devem estar presentes. Os tampões são muito importantes nos sistemas químicos e biológicos.
O pH varia muito no corpo humano de um fluido para outro. Por exemplo, o pH do sangue é cerca de 7,4, enquanto o suco gástrico, no estômago, tem pH de aproximadamente 1,5. Estes valores de pH, que são cruciais para o bom funcionamento das enzimas e o balanço da pressão osmótica, mantêm-se constantes na maioria dos casos pela ação de tampões.
Os componentes ácido e básico do tampão não devem consumir um ao outro em uma reação de neutralização. Estes requisitos são satisfeitos por um par ácido-base conjugado, por exemplo, um ácido fraco e a sua base conjugada (fornecida por um sal) ou uma base fraca e o seu ácido conjugado (fornecido por um sal).
Exercícios
1. Sobre a água, qual das alternativas, a seguir, está de acordo?
A. As trocas de estado físico da água acontecem de maneira muito rápida.
B. Compostos polares que formam ligações de hidrogênio não se diluem em água.
C. Substâncias apolares, como óleos, são solúveis em água.
D. A água pura é considerada neutra porque contém concentrações iguais de H+ e de OH-.
E. A água tem grande capacidade de dissolver outros compostos porque realiza ligações covalentes com eles.
Você acertou!
D. A água pura é considerada neutra porque contém concentrações iguais de H+ e de OH-.
Em condições normais de temperatura e pressão (25 ºC, 1 atm) na reação de ionização da água, para cada íon H+ liberado, libera-se também um íon OH-. Portanto, a água pura contém concentrações iguais de H+ e de OH- e é considerada neutra.
2. A água apresenta inúmeras propriedades que são fundamentais para os seres vivos. Qual, dentre as características a seguir relacionadas, é uma propriedade da água de importância fundamental para os sistemas biológicos?
A. É um solvente limitado, pois não é capaz de se misturar com muitas substâncias.
B. Suas moléculas são formadas por hidrogênios de disposição espacial linear.
C. Possui alta capacidade térmica e é solvente de muitas substâncias.
D. Seu ponto de ebulição é entre 0 e 100 °C.
E. Possui baixo calor específico, pois sua temperatura varia com muita facilidade.
Você acertou!
C. Possui alta capacidade térmica e é solvente de muitas substâncias.
3. Marque o item que corresponde ao significado correto da sigla pH:
A. potencial de hidrogenação
B. potencial hidrogeniônico
C. potencial de acidez
D. potencial de ionização
Você acertou!
B. potencial hidrogeniônico
4. O pH de uma solução é o logaritmo negativo da concentração de íons H+. Com base nessa informação, qual das soluções listadas tem a maior concentração de íons H+?
A. Solução com pH=1.
B. Solução com pH=4.
C. Solução com pH=7.
D. Solução com pH=10.
E. Solução com pH=14.
Você acertou!
A. Solução com pH=1.
Segundo a escala de pH, quanto maior a concentração de íons H+, menor o pH da solução. Portanto, a alternativa A, pH = - log[H+], 1 = - log[H+], [H+] = 10-1.
5. Sobre as soluções tampão, pode-se afirmar que:
A. Os ácidos que funcionam como tampão são fortes.
B. Durante o tamponamento, a relação entre os componentes da reação não varia.
C. Quando pequena quantidade de um ácido forte é acrescentada a uma solução tampão, a soma das concentrações dos componentes da solução varia.
D. Os ácidos que funcionam como tampão são ácidos que têm menor tendência a doar prótons.
E. Não há um limite para adição de ácido ou base forte a um tampão sem alteração significativa do pH.
Você acertou!
D. Os ácidos que funcionam como tampão são ácidos que têm menor tendência a doar prótons.
Os ácidos que funcionam como tampão são ácidos fracos que, portanto, têm menor tendência a doar prótons. Otamponamento é o resultado de uma reação química reversível que tem quantidades quase iguais de um doador e de seu aceptor de prótons conjugado. Quando H+ ou OH- é adicionado a uma solução tampão, o equilíbrio da reação é desviado para o lado oposto. Ocorre uma variação pequena das concentrações relativas do ácido fraco e de seu ânion e, assim, uma variação também pequena no pH da solução. Dessa forma, o que varia é apenas a relação entre os componentes da solução, e não a soma da sua concentração.
Tentativa: 1 Acertos: 5 / 5 Nota: 100 % Envio: 17/02/2024
Na prática
pH DO SANGUE
O sangue que circula em nossos tecidos transporta nutrientes e oxigênio (O2), mantendo as células vivas, e retira o dióxido de carbono (CO2) e outros resíduos. O sangue é considerado levemente alcalino, sendo o pH do sangue arterial mantido em cerca de 7,4 e o pH do sangue venoso em 7,35, pois ele possui maior concentração de CO2. Quando há alteração dos níveis de acidez, para mais ou para menos, pode haver riscos para a saúde.
ACIDOSE: quando o pH do sangue se torna mais ácido, alcançando valores entre 6,85 e 7,35. Acontece quando há excesso de produção de ácido, ficando este acumulado no sangue. Pode ser ocasionada por acidose metabólica, que é uma diminuição na quantidade de bicarbonato (HCO3–), ou acidose respiratória, que é quando há hipoventilação, diminuindo a liberação de CO2 do organismo, fazendo com que aumente os níveis de gás carbônico (H2CO3).
ALCALOSE: quando o pH do sangue se torna mais alcalino, atingindo valores entre 7,45 e 7,95. A alcalose também pode ser metabólica, com excesso de bicarbonato no sangue, ou respiratória, com maior quantidade de CO2 exalada na hiperventilação, fazendo com que o sangue tenha menos ácido carbônico.
Diversos fatores podem resultar na alteração do pH do sangue, mas o próprio corpo possui mecanismos de compensação para tentar corrigir eventuais problemas. Infelizmente, nem sempre eles são suficientes.
O sangue humano é uma solução-tampão, ou seja, possui mecanismos que evitam que o seu pH sofra grandes alterações. Um desses mecanismos ocorre quando o CO2, um produto final de nosso metabolismo, dissolve-se no sangue e forma o seguinte equilíbrio químico:
CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3-