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* * * pH e Tampões * * * O íon hidrogênio (H+) é o íon mais importante nos sistemas biológicos A [H+] nas células e líquidos biológicos influencia a velocidade das reações químicas, a forma e função das enzimas assim como de outras proteínas celulares e a integridade das células Íon hidrogênio A [H+] nas células e líquidos biológicos deve estar em torno de 0,4nM (0,4x10-7) 80mM de íons hidrogênio são ingeridos ou produzidos pelo metabolismo por dia. nM = nanomolar = 10 –9 * * * Ácidos Conceito de Arrhenius: Ácido é toda substância que em solução aquosa libera como cátion o íon hidrogênio (H+). Ex.: HCl + H2O H3O+ + Cl- Conceito de Brönsted e Lowry: Ácido é um doador de prótons, um substância que pode transferir um próton para outra. * * * Bases Conceito de Arrhenius: Base é toda substância que em solução aquosa se dissocia liberando ânion hidroxila (OH-). Ex.: NaOH + H2O Na+ + OH- Conceito de Brönsted e Lowry: Base é um receptor de prótons. Um ácido pode transferir um próton para uma base. Ex.: NH3 + H2O NH4+ + OH- * * * Ácidos e Bases CH3-COOH + H2O CH3-COO- + H3O+ (ácido) (base) O íon acetato é a base conjugada do ácido acético O ácido acético é o ácido conjugado do íon acetato O íon hidrônio é o ácido conjugado da água A água é a base conjugada do íon hidrônio Ácidos aumentam a [H+] de uma solução aquosa e bases a diminuem (íon hidrônio) * * * Dissociação da água e seus produtos iônicos H2O + H2O OH - + H3O+ A água funciona tanto como ácido quanto como base Lei da ação das massas: Keq = [ H3O+] [OH -] = [ H3O+] [OH -] [H2O] [H2O] [H2O]2 Keq.[H2O]2 = Kw = [ H3O+] [OH -] = 10-14 Na água pura a [H+] é igual a [OH-] que é igual a 10-7 Kw = constante de ionização da água * * * Potencial hidrogeniônico (pH) A [H+] de uma solução é quantificada em unidades de pH O pH é definido como o logaritmo negativo da [H+] pH = -log [H+] A escala de pH varia de 1 até 14, uma vez que qualquer [H+] está compreendida na faixa de 100 a 10-14. * * * Escala de pH * * * pH x Homeostasia Homeostasia é a constância do meio interno Equilíbrio entre a entrada ou produção de íons hidrogênio e a livre remoção desses íons do organismo. O organismo dispõe de mecanismos para manter a [H+] e, conseqüentemente o pH sanguíneo, dentro da normalidade, ou seja manter a homeostasia . pH do Sangue Arterial 7,4 7,0 7,8 Faixa de sobrevida Acidose Alcalose pH normal * * * Aumento da [H+] 7,4 Acidose Alcalose Queda do pH Acúmulo de ácidos Acúmulo de bases Perda de ácidos Perda de bases Diminuição da [H+] Escala de pH Aumento do pH Alterações no pH * * * Fontes de H+ decorrentes dos processos metabólicos Powers,S.K. e Howley, E.T., Fisiologia do Exercício, (2000), pg207 Fig11.3 Metabolismo aeróbico da glicose Metabolismo anaeróbico da glicose Ácido Carbônico H2CO3 (H2O + CO2) Ácido Lático Ácido Sulfúrico Ácido Fosfórico Corpos Cetônicos Ácidos H+ Oxidação de Aminoácidos Sulfurados Oxidação incompleta de ácidos graxos Hidrólise das fosfoproteínas e nucleoproteínas * * * pH dos Líquidos Corporais Concentração de H+ em mEq/l pH Líquido Extracelular Sangue arterial 4.0 x 10-5 7.40 Sangue venoso 4.5 x 10-5 7.35 Líquido Intersticial 4.5 x 10-5 7.35 Líquido Intracelular 1 x 10-3 a 4 x 10-5 6.0 a 7.4 Urina 3 x 10-2 a 1 x 10-5 4.5 a 8.0 HCl gástrico 160 0.80 * * * Medidas de pH Eletrométrico Colorimétrico pHmetro Lavar o eletrodo e secar com papel absorvente Padronização feita com soluções de pH abaixo e acima do que vai ser medido Potenciômetro mede [H+] diferença de potencial elétrico entre duas soluções indicadores Indicador-H H+ + Indicador (Cor A) (Cor B) * * * Indicadores de pH Indicadores de pH são substâncias (corantes) utilizadas para determinar o valor do pH Exemplos Metil-violeta pH 0 2 4 6 8 10 12 A Violeta Tornassol Amarelo Azul incolor Vermelho Violeta Fenolftaleína * * * ASPECTOS ADICIONAIS DOS EQUILÍBRIOS AQUOSOS Água: excepcional habilidade em dissolver grande variedade de substâncias. Soluções aquosas encontradas na natureza: fluidos biológicos e a água do mar. Contêm muitos solutos. Muitos equilíbrios acontecem simultaneamente nessas soluções. * * * Os Sistemas Tampões Tampão » qualquer substância que pode, reversivelmente, se ligar aos íons hidrogênio. » Soluções formadas por um ácido fraco e sua base conjugada ou por um hidróxido fraco e seu ácido conjugado. Tampão + H+ H+Tampão TampãoH+ + OH- H2O + Tampão * * * COMPOSIÇÃO E AÇÃO DAS SOLUÇÕES-TAMPÃO Um tampão resiste ás variações no pH porque ele contém tanto espécies ácidas para neutralizar os íons OH- quanto espécies básicas para neutralizar os íons H+. As espécies ácidas e básicas que constituem o tampão não devem consumir umas às outras pela reação de neutralização. Exigência preenchida por um par ÁCIDO-BASE CONJUGADO CH3COOH / CH3COO- NH4+ / NH3 ou * * * COMPOSIÇÃO E AÇÃO DAS SOLUÇÕES-TAMPÃO Preparação Mistura de um ácido fraco ou uma base fraca com um sal do ácido ou da base. Ka = A constante de acidez ou constante de dissociação ácida * * * * * * * * * COMPOSIÇÃO E AÇÃO DAS SOLUÇÕES-TAMPÃO Considerando-se um ácido fraco: [H+], e em decorrência o pH, é determinado por dois fatores: O valor de Ka para o componente ácido fraco do tampão e a razão das concentrações do par ácido-base conjugado [HX] / [X-]. * * * COMPOSIÇÃO E AÇÃO DAS SOLUÇÕES-TAMPÃO Íons OH- são adicionados à solução-tampão: [HX] [X-] Quantidades de HX e X- no tampão são grandes comparadas com a quantidade de OH- adicionada, por isso a razão [HX] / [X-] não varia muito, tornando a variação no pH pequena. * * * COMPOSIÇÃO E AÇÃO DAS SOLUÇÕES-TAMPÃO Íons H+ são adicionados à solução-tampão: [X-] [HX] Quantidades de HX e X- no tampão são grandes comparadas com a quantidade de H+ adicionada, por isso a razão [HX] / [X-] não varia muito, tornando a variação no pH pequena. * * * Os tampões resistem mais eficazmente à variação de pH em qualquer sentido quando as concentrações de ácido fraco e base conjugada são aproximadamente as mesmas. A partir da equação: Quando as concentrações de ácido fraco e base conjugada são iguais, [H+] = Ka. Geralmente tentamos selecionar um tampão cuja forma ácida tem pKa próximo do pH desejado. COMPOSIÇÃO E AÇÃO DAS SOLUÇÕES-TAMPÃO * * * Mecanismos de Ação dos Tampões 1. Adição de ácido CH3-COOH + CH3-COONa + HCl 2CH3-COOH + NaCl CH3-COOH + CH3-COONa 2. Adição de base + NaOH 2CH3-COONa + H2O * * * Exemplos de Tampões CH3-COOH + CH3-COONa Acetato Bicarbonato H2CO3 + NaHCO3 Fosfato H2PO-4 + NaHPO-4 Amônia NH4OH + NH4Cl * * * CAPACIDADE DE TAMPÃO E pH Características de um tampão: CAPACIDADE pH * * * CAPACIDADE DE TAMPÃO É a quantidade de ácido ou base que um tampão pode neutralizar antes que o pH comece a variar a um grau apreciável. Depende da quantidade de ácido e base da qual o tampão é feito. * * * pH Depende de Ka para o ácido e das respectivas concentrações relativas de ácido e base que o tampão contém. Quanto maior as quantidades do par ácido-base conjugado, a razão de suas concentrações, e, conseqüentemente, o pH se tornam mais resistentes às mudanças. * * * Sistemas Primários Reguladores do pH Os sistemas químicosde tampões ácido-base dos líquidos corporais; O centro respiratório, que regula a remoção de CO2 do líquido extracelular; Os rins, que agem reabsorvendo o bicarbonato filtrado ou eliminando o H+ pelo sistema tampão fosfato ou na forma de NH4+. * * * Os Sistemas Tampões do Organismo Os principais sistemas tampões presentes no organismo, que permitem a manutenção da homeostasia, são: sistema bicarbonato sistema fosfato proteínas sistema da amônia * * * SANGUE COMO UMA SOLUÇÃO-TAMPÃO Sistema tampão usado para controlar o pH no sangue. SISTEMA TAMPÃO ÁCIDO CARBÔNICO-BICARBONATO H2CO3/HCO3- : são um par ácido base conjugado. * * * Equilíbrios importantes no sistema tampão ácido carbônico-bicarbonato: CO2: um gás que fornece um mecanismo para o corpo se ajustar aos equilíbrios. A remoção de CO2 por exalação desloca o equilíbrio para a direita, consumindo íons H+. SANGUE COMO UMA SOLUÇÃO-TAMPÃO * * * Para que o tampão tenha pH de 7,4, a razão [base] / [ácido] deve ser igual a um valor de 20. No plasma sangüíneo normal as concentrações de HCO3- e H2CO3 são aproximadamente de 0,024 mol / L e 0,0012 mol /L, respectivamente. O tampão tem alta capacidade para neutralizar ácido adicional, mas apenas uma baixa capacidade para neutralizar base adicional. SANGUE COMO UMA SOLUÇÃO-TAMPÃO * * * Os principais órgãos que regulam o pH do sistema tampão ácido carbônico-bicarbonato são pulmões e rins. Alguns dos receptores no cérebro são sensíveis às concentrações de H+ e CO2 nos fluídos corpóreos. Quando a concentração de CO2 aumenta, os equilíbrios deslocam-se para a esquerda, o que leva à formação de mais H+. Os receptores disparam um reflexo para respirar mais rápido e mais profundamente, aumentando a velocidade de eliminação de CO2 dos pulmões e deslocando o equilíbrio de volta para a direita. Os rins absorvem ou liberam H+ e HCO3-; muito do excesso de ácido deixa o corpo na urina, que normalmente tem pH de 5,0 a 7,0. SANGUE COMO UMA SOLUÇÃO-TAMPÃO * * * Muito obrigada pela atenção!!!
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