Equilíbrio Químico soluções tampão

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Cap 3: Cap 3: EquilEquilííbriobrio QuQuíímicomico
SoluSoluççõesões tampãotampão
Profa Alessandra Smaniotto
QMC 5325 - Química Analítica
Curso de Graduação em Farmácia
Turmas 02102A e 02102B
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.
• Concentrações no equilíbrio de íons em solução 
contendo um ácido fraco ou uma base fraca;
• Soluções que contêm não apenas um ácido 
fraco, como o ácido acético (CH3COOH), mas 
também um sal solúvel desse ácido, como o 
CH3COONa;
• O que acontece quando CH3COONa é adicionado à
solução de CH3COOH?
O O efeitoefeito do do ííonon comumcomum
• CH3COONa é um eletrólito forte.
• Dissocia-se completamente em solução aquosa para 
formar íons Na+ e CH3COO
-.
• Em comparação, CH3COOH é um eletrólito fraco.
• A adição de CH3COO
- a partir de CH3COONa faz 
com que o equilíbrio desloque-se para a 
esquerda, diminuindo, portanto, a concentração 
no equilíbrio de H+ (aq).
CH3COO
-Na+
• CH3COO- é uma base fraca, então o pH da solução 
aumenta devido à diminuição na [H+]
EFEITO DO ÍON COMUM:
A extensão da ionização de um eletrólito fraco 
é diminuída pela adição à solução de um 
eletrólito forte no qual há um íon comum com 
o eletrólito fraco. 
• A ionização de uma base fraca também diminui com a adição 
de um íon comum;
• Por exemplo, a adição de NH4
+ (a partir do NH4Cl) faz com 
que o equilíbrio de dissociação de NH3 desloque para a 
esquerda, diminuindo a concentração de OH- no equilíbrio e 
abaixando o pH.
NH4Cl
• São misturas de soluções de eletrólitos que resistem à
variação de pH quando pequenas quantidades de ácidos 
ou bases são adicionadas ao sistema. 
• As soluções tampão sofrem pequenas variações por 
diluição.
• São constituídas por misturas de soluções ácidos fracos e 
bases fracas. Para fins práticos existem doisdois tipos de 
soluções tampão: 
- Mistura de ácido fraco com sua base conjugada
- Mistura de uma base fraca com seu ácido conjugado
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SoluSoluççõesões TampãoTampão
• Um tampão resiste às variações no pH porque 
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+ / NH3ou
• Mistura de um ácido fraco ou uma base 
fraca com um sal do ácido ou da base:
•A adição de ácido ou base a uma solução tampão interfere com os 
seguintes equilíbrios, exemplificados para o caso de uma solução 
tampão de um ácido fraco HA e sua base conjugada, A-:
1) HA + H2O ↔ H3O+ + A-
2) A- + H2O ↔ HA + OH-
SoluSoluçção aquosa de ão aquosa de áácido accido acéético e acetato de stico e acetato de sóódio:dio:
1) HOAc + H2O ↔ H3O+ + OAc-
2) OAc-+ H2O ↔HOAc + OH-
• A adição de uma pequena quantidade de H3O
+ leva à reação:
H3O
+ + OAc- ↔ HOAc + OH-
Ocorre pequena variação no pH, uma vez que a quantidade de 
H3O
+ adicionado é muito menor que a concentração analítica de 
NaOAc.
• A adição de pequena quantidade de OH- leva à reação:
OH- + H3O
+ ↔ 2 H2O
Ocorre pequena variação no pH, uma vez que a quantidade de 
OH- adicionado é muito menor que a concentração analítica de 
HOAc.
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SoluSoluçção de amônia e cloreto de amônio:ão de amônia e cloreto de amônio:
1) NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH-
2) NH4
+ + H2O ↔ NH3 + H3O+
• A adição de uma pequena quantidade de H3O
+ leva à reação:
H3O
+ + OH- ↔ 2 H2O
Ocorre pequena variação de pH, uma vez que a quantidade de 
H3O
+ adicionado é muito menor que a concentração analítica de 
NH3.
• A adição de uma pequena quantidade de OH- leva à reação:
OH- + NH4
+ ↔ NH3 + H2O
Ocorre pequena variação de pH, uma vez que a quantidade de 
OH- adicionado é muito menor que a concentração analítica de 
NH4Cl.
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A dissociação de um ácido fraco HA ocorre da seguinte forma:
HA + H2O ↔↔↔↔ H3O+ + A-
Então, 
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][
][][ 3
−
+
=
A
HAKOH a
][
][log][log 3
−
+
−=−
A
HAKOH a
][
][log
HA
ApKpH a
−
+=
Equação de Henderson-Hasselbalch
• É o número de mols de ácido ou base fortes que 1 L 
do tampão pode absorver sem variar o pH em mais de 
1 unidade;
• Depende da quantidade de ácido e base da qual o 
tampão é feito;
CapacidadeCapacidade do do tampãotampão e pHe 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, 
consequentemente, o pH se tornam mais resistentes 
às mudanças.
Sistemas PrimSistemas Primáários rios 
Reguladores do pHReguladores do pH
 
� Os sistemas químicos de 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 principais sistemas tampões presentes no organismo, que 
permitem a manutenção da homeostasia, são: sistema 
bicarbonato, sistema fosfato, proteínas e sistema da amônia.
SANGUE COMO UMA SOLUÇÃO-TAMPÃO
• Equilíbrios importantes no sistema tampão:
• CO
2
: 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+.
• Sistema tampão usado para controlar o pH no 
sangue: ácido carbônico-bicarbonato;
• 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.
• 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 é eliminado pela urina, que normalmente tem pH de 
5,0 a 7,0.