pH pKA e Sistema tampão

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 pH, pKA e Sistema tampão 
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O pH foi definido por Sorensen como o logaritmo negativo da concentração do íon hidrogênio pH= -log 
[H+]. Para melhor compreendermos essa relação vamos levar em consideração a ionização da água:
O Kw é o produto iônico da água a 25o C. Nessa situação, podemos considerar a condutividade elétrica 
da água como a constante de equilíbrio (Keq), que a 25o C é 1,8 x 10-16M. 
Considerando a molécula de água neutra, as concentrações de [H+] e [OH-] são iguais. Assim, o valor 
de pH para a água neutra é 7,0. Como os valores da concentração de [H+] são muito pequenos, por 
convenção, ficou determinado se calcular pH através de uma projeção numérica logarítmica negativa 
de pH= -log [H+]. 
São os ácidos e as bases que alteram o pH. Segundo Brönsted, os ácidos são substâncias capazes de 
doar prótons e as bases são substâncias capazes de recebê-los. 
Para saber se um ácido é forte ou fraco, devemos conhecer seu grau de ionização, que é calculado pela 
relação entre o número de moléculas ionizadas sobre o número de moléculas dissolvidas. Ou seja, 
quando mais próximo de 1, significa dizer que o ácido foi completamente dissociado e, portanto, se 
configura em um ácido forte. Os ácidos fracos possuem um grau de ionização abaixo de 5%. 
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pH
, p
KA
 e 
Si
st
em
a 
ta
m
pã
o
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Os ácidos fracos possuem a capacidade de se reassociarem, o que não ocorre com o ácido forte. O 
mesmo conceito vale para as bases, lembrando, porém, que essas moléculas se dissociam como íon 
negativo o ânion hidróxido - também chamado de hidroxila. Somente os ácidos e bases fracas possuem 
a capacidade de ser reassociar. Essa reação respeita um equilíbrio químico. 
pKa
pKa é o valor de pH que provoca 50% da dissociação do ácido. Ou seja, o pKa de um grupamento ácido 
é o pH em que as espécies protonadas e não protonadas estão presentes em concentrações iguais. Na 
verdade, é também uma representação matemática a fim de mensurar a Ka (constante de dissociação 
de um ácido) que é expressa como números exponenciais negativos, pKa= -log Ka. Ka é uma forma de 
expressar a força relativa de um ácido ou base fracos. 
Logo: Ka= [A].[H3O
+]/[HA]
Curvas de titulação de ácidos e bases forte e fracos
A curva de titulação para qualquer ácido fraco deverá ser descrita pela equação de Henderson- 
Hasselbach.
O pKa de um grupamento ácido também é definido como o pH em que as espécies protonadas e não 
protonadas estão presentes em concentração iguais. Assim, podemos observar que, quando o pH for 
maior do que o pKa, a curva de dissociação desse ácido fraco se deslocará para o lado de dissociação. 
Quando o pH for menor do que o pKa, isso significa dizer que a reação se deslocará para a formação 
do ácido, pois a alta concetração de H+ do meio reagirá com a base conjugada. O mesmo vale para uma 
base fraca.
Curvas de titulação
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pH
, p
KA
 e 
Si
st
em
a 
ta
m
pã
o
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Sistema Tampão
É um sistema composto por ácidos ou bases fracas e seus conjugados, capazes de resistir a uma 
alteração no pH após a adição de base ou ácido forte. Do ponto de vista biológico, o sistema tampão é 
fundamental para a biologia celular, pois muitas reações metabólicas intracelulares são acompanhadas 
pela liberação ou captação de prótons.
Faixa de tamponamento: Todo tampão é capaz de impedir as variações acentuadas de pH, seja uma 
unidade para cima ou para baixo. Ou seja, a faixa de tamponamento impede um variação de 10x a 
concentração de H+.
Um exemplo de tampão biológico é o nosso sangue, onde o pH é mantido entre 7,34-7,45. Os principais 
responsáveis pela manutenção dessa valor de pH são as proteínas, o tampão bicarbonato e o tampão 
fosfato.
As proteínas e o tampão fosfato exercem um efeito tamponante discreto no plasma, por estarem em 
baixas concentrações. Sua importância de tamponamento pode ser mais observada no meio intracelular. 
No caso do tampão bicarbonato, o ácido carbônico dissocia-se em bicarbonato e H+:
H2CO3 ↔ HCO3
- + H+
O ácido carbônico (H
2
CO3) apresenta uma característica peculiar de estar em equilíbrio com o 
CO
2
dissolvido em água segundo a reação: 
CO2 + H2O ↔ H2CO3
No nosso organismo, o CO
2
 formado pelos tecidos, como produto do nosso metabolismo celular, difunde-
se para o plasma e para o interior das hemácias. Essas células possuem uma enzima denominada de 
anidrase carbônica, que transforma o CO
2
 em H
2
CO3. Assim, agora, temos a reação:
CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ HCO3
- + H+
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 pH, pKA e Sistema tampão.
 EXERCÍCIOS.
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1. (ENADE 2011) A variação de pH e de temperatura 
fazem com que as enzimas sofram os mesmos 
efeitos estruturais observados em proteínas 
globulares. Mudanças extremas de pH podem 
alterar a estrutura da enzima devido à repulsão 
de cargas ou podem interferir quando existirem 
grupos ionizáveis no sítio ativo afetando a ligação 
de substratos e a catálise. É possível determinar o 
pK desses grupos ionizáveis que afetam a catálise, 
analisando-se o gráfico da velocidade inicial de 
reação (V0) em função do pH. A seguir, é mostrado 
um gráfico de uma enzima cujo valor de pKa do 
resíduo é 7,1 tendo o resíduo apenas um grupo 
ionizável na sua forma ativa desprotonada.
Com relação à influencia das alterações dos 
valores de pH na atividade dessa enzima, analise 
as seguintes asserções.
O gráfico mostra que a enzima tem sua atividade 
dependente dos valores de pH.
PORQUE
Quando os valores de pH são menores que o pKa 
do resíduo, o grupo ionizável que afeta a catálise 
está em sua forma desprotonada. 
a) As duas asserções são proposições verdadeiras, 
e a segunda é uma justificativa correta da 
primeira. 
b) As duas asserções são proposições verdadeiras, 
mas a segunda não é uma justificativa correta 
da primeira. 
c) A primeira asserção é uma proposição 
verdadeira, e a segunda, uma proposição falsa. 
d) A primeira asserção é uma proposição falsa, e 
a segunda, uma proposição verdadeira. 
e) Tanto a primeira quanto a segunda asserções 
são proposições falsas. 
2. Conceitue pH.
3. Defina ácido e base segundo Brönsted.
4. O que são ácidos e bases fortes e fracos ?
5. Do ponto de vista do tamponamento como 
funciona um sistema contendo um ácido fraco?
 questão enade
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EX
ER
CÍ
CI
OS
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6. Explique o que é constante de dissociação?
7. Defina pKa e quais os procedimentos para 
determinar seu valor?
8. Escrever a equação de Henderson-Hasselbach 
e mostrar sua utilidade na avaliação de um 
sistema-tampão. 
9. Defina sistema tampão e cite exemplo de 
sistema tampão biológico.
10. Quais fatores podem influenciar a eficiência 
de um sistema tampão.
11. Considerando os valores de referência ao 
lado, interprete a gasometria.
pH= 7,26 
PCO
2
= 56 
PO
2
= 90 
HCO3
- =24 
BE= -4
V.R.:
pH: 7,35 a 7,45
PaCO
2
: 35 a 45 mmHg
PaO
2
: 80 a 100 mmHg
HCO3: 22 a 28 mEq/L
B.E.: -2 a +2
O Resultado dessa gasometria encontra-se a 
alternativa abaixo:
a) Alcalose metabólica
b) Acidose metabólica
c) Acidose respiratória
d) Alcalose respiratória
e) Exame normal
 questão resolvida na aula
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EX
ER
CÍ
CI
OS
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 gabarito.
Resposta da Questão 1: [C]
Resposta da Questão 2: 
O termo pH foi introduzido por Sörensen no ano 
de 1909 que definiu pH como o logaritmo negativo 
da concentração do íon hidrogênio.
pH= -log [H+] .
Por exemplo para uma solução de água pura a 25º 
C, a concentração de H+ e 10-7. Assim: pH= -log [10-
7]= - (-7)= 7,0.
Resposta da Questão 3:Ácidos são substâncias capazes de doar prótons e 
as bases são substâncias capazes de recebe-los.
Resposta da Questão 4: 
Ácidos e bases fortes possuem a características 
de se ionizarem completamente em solução 
de temperatura e pressão constantes. Nessas 
condições, a concentração de um ácido forte 
será igual `a concentração de íons hidrônio H3O
+. 
As bases por sua vez se dissociam quase que 
completamente, liberando íons hidroxilas (OH-) 
em solução.
Os ácidos e bases fracos por sua vez, dissociam-
se apenas de maneira parcial nas soluções. Do 
ponto de vista bioquímico os ácidos fracos e bases 
fracas e seus conjugados respectivos representam 
um interesse particular, principalmente pela sua 
capacidade de tamponamento. Um ácido fraco 
se dissocia nos íons hidrônio H3O
+ e sua base 
conjugada.
Resposta da Questão 5: 
Levando em consideração um sistema tampão 
hipotético formado pelo ácido HA e sua base 
conjugada A (HA ↔ A + H+). Essa reação 
química reage `a adição de um ácido forte, ou 
seja adição de prótons, já que o ácido forte se 
dissocia completamente. Quando se adiciona o 
H+ao equilíbrio formado pelo ácido fraco e sua 
base conjugada, o sistema reage por intermédio 
da base conjugada (A), que se associa a prótons, 
transformando-se no ácido HA. 
Vale aqui ressaltar que a curva de dissociação 
de um ácido fraco, por exemplo, respeita um 
equilíbrio químico, regido por uma constante de 
quilíbrio (Keq) e, por isso, nem todos os prótons 
adicionados associam-se `a base conjugada. Se 
isso de fato ocorresse, o número de prótons em 
solução seria o mesmo que antes da adição, a 
concentração de A seria menor (pois está reagindo 
com o H+ extra) e a concentração de HA será maior. 
Para esses novos valores o valor da constante de 
equilíbrio seria diminuído, o que é um absurdo.
Resposta da Questão 6: 
Os eletrólitos fracos (ácidos ou bases) se dissociam 
apenas discretamente em solução, e assim 
devemos calcular a constante de dissociação para 
estimar a concertação do H+ ou a OH- produzida 
por uma determinada molaridade de um ácido 
(base) fraco antes de calcular a [H+] total (ou [OH-] 
total) e consequentemente o pH. 
Para a equação HA ↔ A + H+
Keq= [A] [H+]
 [HA]
Por isso que ao adicionar ácidos ou bases nesse 
sistema, a reação respeitará esse equilíbrio 
químico. 
Exemplo ( o mesmo citado na questão 4): Adicionar 
um ácido forte na solução. Por ser forte esse 
ácido se dissociará completamente aumentando 
a concentração de H+ no meio. Assim boa parte 
desse prótons se associam a A e uma pequena 
parte fica livre em solução. O valor final então de 
[H+] será um pouco maior do que antes da adição; 
o de A será menor e o de HA, maior. Dessa forma 
o valor da constante é mantido:
Resposta da Questão 7: 
pKa é o valor de pH que provoca 50% da 
dissociação do ácido. Em outras palavras o pKa de 
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CÍ
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OS
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um grupamento ácido é o pH em que as espécies 
protonadas e não protonadas estão presentes em 
concentrações iguais. Na verdade é também uma 
representação matemática a fim de mensurar a 
Ka (constante de dissociação de um ácido) que é 
expressa como números exponenciais negativos, 
pKa= -log Ka. Kaé uma forma de expressar a força 
relativa de um ácido ou base fracos.
Resposta da Questão 8: 
Rescrevendo: 
A equação de Henderson-Hasselbalch permite 
calcular, em qualquer pH, a razão entre as 
concentrações das espécies doadoras e aceptoras 
de prótons para um sistema tampão, desde que o 
pKa do ácido seja conhecido.
Exemplo: Para um tampão acetato pode-se calcular 
a razão das concentrações de ácido acético (H3C-
COOH) com pKa= 4,7 e acetato (H3C-COO
-) em pH 
5,7. Logo:
5,7= 4,7 + log [H3C-COO
-)]
 H3C-COOH
1= log [H3C-COO
-)]
 H3C-COOH
Retirando o log: [H3C-COO
-)]= 10 (razão)
H3C-COOH
Por tanto, no pH 5,7, haverá 10 vezes mais acetato 
do que ácido acético.
Resposta da Questão 9: 
É um sistema composto por ácidos ou bases 
fracos e seus conjugados capazes de resistir a 
uma alteração no pH após a adição de base ou 
ácido forte. Do ponto de vista biológico o sistema 
tampão é fundamental para a biologia celular, 
pois muitas reações metabólicas intracelulares 
são acompanhadas pela liberação ou captação de 
prótons.
Um exemplo de tampão biológico é o nosso 
sangue, onde o pH é mantido entre 7,34-7,45. Os 
principais responsáveis pela manutenção dessa 
valor de pH são as proteínas, o tampão bicarbonato 
e o tampão fosfato. As proteínas e o tampão 
fosfato exercem um efeito tamponante discreto 
no plasma, por estarem em baixas concentrações. 
Sua importância de tamponamento pode ser 
mais observada no meio intracelular. No caso do 
tampão bicarbonato, o ácido carbônico dissocia-se 
em bicarbonato e H+:
H
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CO3 ↔ HCO3
- + H+ . O ácido carbônico (H
2
CO3) 
apresenta uma característica peculiar de estar em 
equilíbrio com o CO
2
dissolvido em água segundo 
a reação: 
CO2 + H2O ↔ H
2
CO3. No nosso organismo, o CO2 
formado pelos tecidos, como produto do nosso 
metabolismo celular, difunde-se para o plasma 
e para o interior das hemácias. Essas células 
possuem uma enzima denominada de anidrase 
carbionica, que transforma o CO
2
 em H
2
CO3. Assim 
agora temos a reação:
CO
2
 + H2O ↔ H
2
CO3 ↔ HCO3
- + H+
Resposta da Questão 10: 
Quantidade do tampão no meio, temperatura, 
pressão, adição de ácidos ou bases fortes. Um 
situação relevante é que na faixa de pH e que a 
ação tamponante é exercida, obrigatoriamente 
um valor de pH em que exatamente 50% do total 
encontra-se associado e os outros 50% restantes 
na forma de base conjugada é onde o sistema 
tampão possui sua eficiência máxima. Uma 
solução de um ácido fraco e sua base conjugada 
tamponam de maneira mais efetiva o pH na faixa 
de pKa (máximo) +/- 1,0 unidade. 
Resposta da Questão 11: [C]
Observa-se um pH mais baixo que o fisiológico, 
e a pCO
2
 está acima dos valores normais. Para os 
demais parâmetros o exame segue normal.