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SOLUÇÃO TAMPÃO Profa. Dra. Ana Carolina Silva Siquieroli 2013 UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA INSTITUTO DE GENÉTICA E BIOQUÍMICA CURSO DE AGRONOMIA - MONTE CARMELO DISCIPLINA DE BIOQUÍMICA SOLUÇÃO TAMPÃO ÁCIDOS E BASES ÁCIDOS – compostos que doam um íon hidrogênio (H+) para uma solução BASES – compostos que captam íons hidrogênio como OH- ÁGUA SE DISSOCIA Gerando íons hidrogênio (H+) e íons hidróxido (OH-) B IO Q ÍM IC A A G R O P ro fa . D ra . A n a C a ro li n a S il v a S iq u ie ro li /2 0 1 3 SOLUÇÃO TAMPÃO O pH DA ÁGUA A fração de dissociação das moléculas de água em H+ e OH- é muito leve E a concentração de íons H+ na água pura é apenas 0,0000001 M ou 10 -7 mol/L A concentração de íons hidrogênio em uma solução é usualmente indicada pelo termo pH, o qual é o log10 negativo da concentração de H+ expresso em mol/L Portanto o pH da água pura é 7 Água é neutra, nem ácida e nem básica B IO Q ÍM IC A A G R O P ro fa . D ra . A n a C a ro li n a S il v a S iq u ie ro li /2 0 1 3 O termo pH é definido pela expressão: pH= log 1/[H+] = - log [H+] O símbolo p denota “ logarítimo negativo de” • Solução neutra de água na qual a concentração de íons H+ é 1x10 -7 M pH é calculado assim: pH = log 1/1,0x10-7 = 7,0 ou pH = - log 10-7 = 7,0 B IO Q ÍM IC A A G R O P ro fa . D ra . A n a C a ro li n a S il v a S iq u ie ro li /2 0 1 3 Um pH de 7 é considerado neutro, porque [H+] e [OH-] são iguais As soluções ácidas têm uma concentração maior de íons hidrogênio e uma concentração menor de íons hidróxido (pH < 7) As soluções básicas têm uma concentração menor de íons hidrogênio e uma concentração maior de íons hidróxido (pH > 7) limpadores à base de alvejante limpadores à base de amônia solução de bicarbonato de sódio água do mar, clara de ovo sangue humano, lágrimas Leite, saliva café preto cerveja vinho tinto refrigerante de cola, vinagre Suco de limão Suco gástrico A escala de pH é logarítima – se duas soluções diferem em pH em uma unidade, significa que uma solução tem dez vezes mais a concentração de íons H+ que a outra B IO Q ÍM IC A A G R O P ro fa . D ra . A n a C a ro li n a S il v a S iq u ie ro li /2 0 1 3 Fita indicadora de pH pHmetro – eletrodo de vidro que é sensível à concentração de íons H+ SOLUÇÃO TAMPÃO B IO Q ÍM IC A A G R O P ro fa . D ra . A n a C a ro li n a S il v a S iq u ie ro li /2 0 1 3 SOLUÇÃO TAMPÃO Em geral, um ácido fraco (HA) chamado de ácido conjugado, dissocia-se em um íon hidrogênio e um componente aniônico (A-), chamado de base conjugada Ácido – doador de prótons Base – aceptora de prótons Um doador de prótons e seu aceptor correspondente, constituem um par ácido- base conjugado B IO Q ÍM IC A A G R O P ro fa . D ra . A n a C a ro li n a S il v a S iq u ie ro li /2 0 1 3 SOLUÇÃO TAMPÃO aceptor de prótons doador de prótons par conjugado ácido-base B IO Q ÍM IC A A G R O P ro fa . D ra . A n a C a ro li n a S il v a S iq u ie ro li /2 0 1 3 SOLUÇÃO TAMPÃO Ka é a constante de dissociação ou de ionização de um ácido fraco. Quanto maior o Ka, maior a tendência de dissociar um próton A tendência de HA se dissociar e doar um íon hidrogênio para a solução é representada por seu Ka Quanto mais forte for o ácido, maior a tendência de perder seu próton A tendência de qualquer ácido (HA) de perder um próton e formar sua base conjugada (A-) é definida pela constante de equilíbrio Ka B IO Q ÍM IC A A G R O P ro fa . D ra . A n a C a ro li n a S il v a S iq u ie ro li /2 0 1 3 SOLUÇÃO TAMPÃO Pka = - log Ka Pka é análogo ao log10 negativo de Ka Quanto maior a tendência para dissociar um próton, mais forte é o ácido e menor é o seu pKa B IO Q ÍM IC A A G R O P ro fa . D ra . A n a C a ro li n a S il v a S iq u ie ro li /2 0 1 3 Na equação de Henderson-Hasselbalch: SOLUÇÃO TAMPÃO A partir desta equação, pode se ver que uma ácido fraco está 50% dissociado em um pH igual ao seu pKa. Essa equação pode ser utilizada para calcular a razão entre a forma protonada e não-protonada em qualquer pH B IO Q ÍM IC A A G R O P ro fa . D ra . A n a C a ro li n a S il v a S iq u ie ro li /2 0 1 3 Curva de Titulação do ácido acético A titulação é usada para determinar a quantidade de um ácido em uma dada solução Um dado volume de ácido é titulado com uma solução de uma base forte, geralmente NaOH, de concentração conhecida. O NaOH é adicionado em pequenos incrementos até o ácido ser consumido (neutralizado), como determinado com um indicador de pH. A concentração do ácido na solução original pode ser calculada a partir do volume e da concentração de NaOH adicionado. B IO Q ÍM IC A A G R O P ro fa . D ra . A n a C a ro li n a S il v a S iq u ie ro li /2 0 1 3 SOLUÇÃO TAMPÃO TAMPÕES Os tampões consistem em um ácido fraco e sua base conjugada Os tampões fazem com que uma solução resista a alterações no pH quando íons hidrogênio ou íons hidróxido são adicionados B IO Q ÍM IC A A G R O P ro fa . D ra . A n a C a ro li n a S il v a S iq u ie ro li /2 0 1 3 Curva de Titulação do ácido acético B IO Q ÍM IC A A G R O P ro fa . D ra . A n a C a ro li n a S il v a S iq u ie ro li /2 0 1 3 SOLUÇÃO TAMPÃO ÁCIDOS METABÓLICOS E TAMPÕES Uma taxa média de atividade metabólica produz uma grande quantidade de ácido por dia Se todo esse ácido fosse dissolvido de uma vez nos líquidos corporais não tamponados, o pH neles seria menor que 1 Contudo, o pH do sangue é mantido normal entre 7,36 e 7,44. Como? Pelos sistemas tamponantes do corpo humano B IO Q ÍM IC A A G R O P ro fa . D ra . A n a C a ro li n a S il v a S iq u ie ro li /2 0 1 3 SOLUÇÃO TAMPÃO O SISTEMA-TAMPÃO DO BICARBONATO A maior fonte de ácido metabólico no corpo é o gás CO2, produzido principalmente no Ciclo de Krebs. O CO2 se dissolve na água e reage com ela para produzir o ácido carbônico (H2CO3). Que é um ácido fraco que se dissocia parcialmente em H+ e ânion bicarbonato ( HCO3-) O ácido carbônico é, ao mesmo tempo, o principal ácido produzido nocorpo e seu principal tampão. B IO Q ÍM IC A A G R O P ro fa . D ra . A n a C a ro li n a S il v a S iq u ie ro li /2 0 1 3 SOLUÇÃO TAMPÃO O SISTEMA-TAMPÃO DO BICARBONATO O seu pKa é apenas 3,8, de modo que, no ph do sangue (7,4) ele está quase completamente dissociado e incapaz de produzir bicabornato Contudo, o ácido carbônico pode ser reposto a partir de CO2 dissolvido nos líquidos corporais Portanto, a medida que uma base é adicionada ela reage com o H+ livre, impedindo as variações de ph dos líquidos corporais E logo, o ácido carbônico é reposto pelo CO2 dissolvido na água B IO Q ÍM IC A A G R O P ro fa . D ra . A n a C a ro li n a S il v a S iq u ie ro li /2 0 1 3
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