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Prof. Théo de Araújo Santos Água, pH e soluções tampão Água: Estrutura e Propriedades Físico-químicas • Breves Comentários: – Permeia todas as porções de todas as células; – Importância em seres vivos: transporte de nutrientes e reações metabólicas; – Todos os aspectos de estrutura celular e suas funções são adaptadas às propriedades físico-químicas da água; – Animais: Intracelular: 55-60% e Extracelular: 40-45%; – Vias de Eliminação: Pele, pulmões, rins e intestino; • Propriedades comuns: cor, odor, sabor, estado físico; Água: Estrutura e Propriedades Físico- químicas • Propriedades Incomuns: • PF (0°C) e PE (100°C) • Alto calor específico e calor de vaporização – maior que os líquidos comuns; • Produto de ionização; • solvente “universal” . Água: Estrutura e Propriedades Físico-químicas Água: Estrutura e Propriedades Físico- químicas • Interação entre as moléculas: – Forças de atração entre moléculas adjacentes - COESÃO Água: Estrutura e Propriedades Físico-químicas Pontes de Hidrogênio • Atração eletrostática resultante entre o átomo de oxigênio de uma molécula de água e o átomo de hidrogênio de outra molécula de água; • As pontes de hidrogênio são mais fracas que ligações covalentes; • Cada molécula de água se une mediante pontes de Hidrogênio a 3 ou 4 moléculas . • A fluidez da água se deve a meia-vida curta das ligações:10-9seg. Pontes de Hidrogênio • Observações Importantes: – Pontes de hidrogênio não são restritas à água. Podem ser formadas entre um átomo eletronegativo (O, N) e um átomo de hidrogênio ligado a um outro átomo eletronegativo; Pontes de Hidrogênio • A atração entre as moléculas de água gera uma tensão superficial • A interação com solutos ocorre porque a água é um líquido polar • A água pode dissolver: Sais cristalinos: Atua com íons que unem os átomos do sal Compostos orgânicos polares (açúcares, álcoois, aldeídos, cetonas, ácidos) – formação de pontes de hidrogênio com os grupos hidroxila ou carbonila Solubilidade Propriedades • Propriedades Coligativas – Conceito – propriedades físicas assumidas pela água em presença de solutos (pressão de vapor, pontos de ebulição e fusão e pressão osmótica). – relação com solutos • Alterações causadas por 1 Mol/L de soluto ideal – Ponto de congelamento 0 1.86 oC – Ponto de ebulição 100 100.543 oC • Relação com o número de moléculas • Alteração das propriedades de solvente Obs.: Peixes que habitam águas com temperaturas abaixo do ponto de congelaçãoConcentração de solutos presentes no sangue diminui a temperatura de fusão da água Impede o congelamento Solubilidade Substâncias anfipáticas (fosfolipídeos, proteínas, ácidos nucléicos) A água forma micelas, interatuando com a porção hidrofílica e repelindo a porção hidrofóbica Moléculas Anfipáticas Ionização da Água • Propriedades dos Solventescaracterísticas da molécula não carregada + Grau de Ionização [H+] e [OH-] • Moléculas de água: tendem a ionizar-se (reversível) H2O H + + OH- • Ácidos ou bases dissolvidos na água produz H+ (ácidos) e OH- (bases). • Água pura: pH neutro Ionização da Água • A 25°C uma pequena porção de moléculas da água estão ionizadas. • Em um litro : 55,5 moles de água (concentração molar = 55,5M) • Keq = 1,8 x 10 -6 1,8x10-6 = [H+] [OH-] 55,5 • [H+] [OH-] = 1x10-14 M – Água neutra: [H+] = 1x10-7 pH = neutro Potencial hidrogeniônico (pH) A [H+] de uma solução é quantificada em unidades de pH O pH é definido como o logarítmo 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 H + (mols/L) OH- (mols/L) 0 100 = 1 10-14=0,000 000 000 000 01 3 10-3 = 0,001 10-11=0,000 000 000 01 7 10-7 = 0,000 000 1 10-7=0,000 000 1 10 10-10 = 0,000 000 000 1 10-4=0,000 1 14 10-14 =0, 000 000 000 000 01 0-0=1 Básico Neutro Ácido Valores de pH no corpo Determinações de pH Tampões Tampões • Substâncias que em solução aquosa dão a estas soluções a propriedade de resistir a variações do seu pH quando as mesmas são adicionadas em quantidades pequenas de ácidos (H+) ou base (OH-). • Quase todos os processos biológicos são dependentes do pH. Plasma → 7,35 – 7,48 (6,8 a 7,8) Intracelular: Função da célula (Eritrócito: 7,2) • O fosfato e as proteínas são os principais tampões do fluído intracelular, em consequência da presença de grupos dissociáveis contidos em resíduos de aminoácidos ácidos (glutâmico e aspártico) e básicos (lisina e histidina) Titulação • Titulação: processo de neutralização de um ácido ou uma base • Conceito de pK Faixa de tamponamento Tampões • Sistema Tampão Bicarbonato – É um sistema tampão fisiológico efetivo – Principal tampão do espaço extracelular: ácido carbônico /Bicarbonato – Componentes: Ácido- CO2 e Básico- íon bicarbonato (HCO3-) – O ácido carbônico é formado a partir de CO2 e H2O e está em equilíbrio com o reservatório de CO2 localizado nos pulmões. Alterações do Equilíbrio ácido-básico Condição Causas possíveis acidose respiratória apnéia ou capacidade pulmonar prejudicada, com acúmulo de CO2 nos pulmões. acidose metabólica ingestão de ácido, produção de cetoácidos no diabetes descompensado ou disfunção renal. (Em todas elas, há um acúmulo de H+ não decorrente de um excesso de CO2.) Condição Causas possíveis alcalose respiratória hiperventilação, produzindo diminuição do CO2 no sangue. alcalose metabólica ingestão de álcali (base), vômitos prolongados (perda de HCl) ou desidratação extrema levando a retenção de bicarbonato pelos rins. (O aspecto comum é a perda de H+ não decorrente de uma baixa do CO2 sangüíneo) Estudo dirigido 1. Quais as características da estrutura molecular da água? 2. Quais são as propriedades da água? 3. Porque a água é considerada um importante solvente? O que acontece quando uma substância iônica é dissolvida em água? 4. O que é uma substância anfipática e o que são micelas? 5. Defina pH e pOH. Como podemos alterar o pH de uma solução? 6. Defina sistema tampão e indique os fatores que determinam sua eficiência.
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