Água - pH - Completo

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Água: solvente das reações bioquímicas 
Água: 
 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 adaptados às 
propriedades físico-químicas da água; 
 Animais: Intracelular: 55-60% e Extracelular: 40-45% 
 
Distribuição da água no organismo: 
 Em organismos multicelulares, a água distribui-se em dois ambientes: líquido 
intracelular e líquido extracelular que, por sua vez, compõe-se do líquido 
intravascular (plasma sanguíneo) e líquido intersticial nos seres mais 
complexos, como é o caso do ser humano. 
 
Natureza polar: 
 Os dois átomos de hidrogênio estão unidos ao oxigênio por meio de duas 
ligações covalentes. 
 A ligação é denominada covalente quando dois elétrons, cada um proveniente 
de um átomo, são compartilhados igualmente pelos dois núcleos atômicos. 
 O átomo de oxigênio é mais eletronegativo (eletronegatividade é a capacidade 
relativa de um átomo atrair elétrons para si quando a formação de uma ligação 
química) que os de hidrogênio, assim sendo, ele atrai os elétrons que estão 
sendo compartilhados através das ligações covalentes com mais força, fazendo 
com que os elétrons fiquem mais próximos do átomo de oxigênio do que dos 
de hidrogênio. O átomo de oxigênio fica mais negativo que os átomos de 
hidrogênio, e resulta que a molécula de água se torna polar. 
 
 
 
 
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Estrutura da molécula de água 
 
 
• O oxigênio é mais eletronegativo que o hidrogênio atraindo a nuvem eletrônica mais 
para si, essa distribuição desigual faz com que a água se comporte como um dipolo 
• Oxigênio: parcialmente negativo (-) 
• Hidrogênio: parcialmente positivo (+) 
 
 
A água forma ligação de hidrogênio com solutos polares 
 
 
• A ligação C—H não é suficientemente polar para formar pontes de hidrogênio 
• Alcoóis, aldeídos, cetonas e compostos que contenham o grupamento N—H e tendem 
a ser solúveis em água. 
 
Cargas parciais positivas nos Hidrogênios 
 
Carga parcial negativa no Oxigênio 
 
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Ligações de hidrogênio comuns em bioquímica 
 
 
 
 
Água solvente 
 A água dissolve muitas substâncias sólidas, líquidas ou gasosas, 
especialmente ácidos e sólidos iônicos. 
 Moléculas que são facilmente miscíveis com a água são provavelmente 
também polares e contém um ou mais grupos capazes de fazerem ligações 
de hidrogênio. 
 Propriedades Incomuns: PF (0°C), PE (100°C). 
 Apesar de não ser uma biomolécula verdadeira graças à sua polaridade, a 
água consegue dissolver a maioria das biomoléculas (exceção às gorduras) 
criando uma capa de solvatação ao redor delas, induzida por ligações de 
hidrogênio (pontes de hidrogênio). 
 Participa ativamente em reações bioquímicas (p. ex.: hidrólise, 
condensação) o que a torna um dos componentes químicos mais 
importantes para a vida. 
 
Solubilidade em água 
 As moléculas podem ser classificadas de acordo com a sua capacidade de se 
dissolver na água em 3 categorias básicas: moléculas hidrofóbicas, hidrofílicas e 
anfipáticas. 
Entre hidroxila de um 
álcool e a água 
Entre a carbonila de 
uma cetona e a 
água 
 
Entre grupamentos 
peptídicos em polipeptídeos 
 
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 Moléculas hidrofóbicas: não têm polos ou cargas elétricas são chamadas apolares 
e não são capazes, nem de atrair, nem de interagir com a água. Por isso, quando 
são colocadas na água, essas moléculas tendem a "fugir" e se separar, como 
quando colocamos óleo na água. Exemplos de moléculas hidrofóbicas: óleos e 
gorduras. 
 Moléculas hidrofílicas: molécula polar ou qualquer espécie química que tenha 
carga elétrica, é capaz de atrair os polos positivo e negativo da água. Desta 
maneira, essas moléculas interagem com a água e conseguem se dissolver 
facilmente em água ou soluções aquosas. Exemplos de moléculas hidrofílicas: 
açúcares e aminoácidos. 
 Moléculas anfipáticas: Moléculas que têm uma porção hidrofóbica e outra 
hidrofílica. Esse tipo de molécula forma estruturas chamadas micelas quando 
colocado em água. Os fosfolipídeos que formam as bicamadas das membranas das 
células são moléculas anfipáticas 
 
 
Fosfolipídio 
 
Micela 
 
 
água 
fosfolipídeo 
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Substâncias hidrofílicas 
 Compostos covalentes polares: alcoóis e cetonas 
 Açúcares 
 Compostos iônicos 
 Aminoácidos 
 
Substâncias hidrofóbicas: 
 Compostos covalentes apolares: hidrocarbonetos, CH 
 Colesterol. 
 
Substâncias anfipáticas: fosfolipídios 
 
 
 
Fosfolipídeo 
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 Os sais também se dissolvem na água, pois formam íons com carga 
positiva (cátions) ou negativa (ânions), que atraem os pólos da molécula 
de H2O. 
 
 
 
 
Reações químicas 
As substâncias podem combinar-se com outras substâncias transformando-se 
em novas substâncias. Para estas transformações damos o nome de Reações 
Químicas. 
 
Equação Química – é a representação gráfica da reação química. 
2H2 + O2 → 2 H2O 
reagentes produto 
 
 
Íon Cloreto Cl- 
 
Íon Na+ 
 
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Tipos de reações químicas: 
 
Completas ou irreversíveis: os reagentes são convertidos totalmente em 
produtos. 
CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l) → Ca
2+
(aq) + 2 HCO
-
3(aq) 
 
Reversível: o processo não se completa. O que pode ser explicado pela 
reversibilidade da reação. Após formar os produtos, estes produtos voltam a 
formar os reagentes originais. Essas reações não chegam ao final, ou seja não 
são completas. Elas tendem a atingir o equilíbrio químico. O equilíbrio químico 
é representado por setas inversas: ↔ 
N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3(g) 
 
Equilíbrio químico 
 São poucas as reações que acontecem em um sentido apenas. A maioria delas 
é REVERSÍVEL, em maior ou menor extensão. 
 Reagentes Produtos 
 
 
Para a reação: 
N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) 
 
Se aumentar a concentração de N2, há formação de qual substância? 
 
Se aumentar a concentração de NH3, há formação de quais substâncias? 
 
 
 
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Ácidos e Bases 
 Comportamento de muitas moléculas depende de suas propriedades ácido-
básicas 
 Ácidos: doadores de H+ 
 Bases: são aceptoras de H+ 
 Grau de dissociação de ácidos em água: ácidos fortes (dissociação 
completa) ou fracos (pouca dissociação). 
 
Dissociação de um ácido em água 
HA + H2O H3O
+ + A- 
 
HA (ácido) 
A- (base conjugada) 
 
Constante de dissociação Ka 
 Indica a força do ácido: 
 
 [ ] concentração molar em moles/L 
 Ka é fixo para cada temperatura 
 Ka mais forte é o ácido 
 
Autodissociação da água 
 É uma reação química onde duas moléculas de água reagem formando: 
 2 H2O H3O
+ + OH- 
Ou 
 H2O H
+ + OH- 
 
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pH e pKa 
 pH = -log[H+] 
 pKa = -logKa para verificar se o ácido é forte ou fraco. 
 pKa mais forte será o ácido 
 pKa mais fraco será o ácido 
 
Equação de Henderson-Hasselbalch 
 pH = pKa + log [A-] 
 [HA] 
 
 Usada para controlar o pH de misturas de reação 
 
 
Medidas de pH 
 O pH de uma solução é uma medida da quantidade de prótons H+ livres 
nessa solução. 
 Esse pH vai influenciar em tudo que acontece nessa solução 
 Quanto maior o valor do pH, menor é a quantidade de prótons livres e 
mais básica é a solução. 
 Quanto menor o valor do pH, maior é a quantidade prótons livres e mais 
ácida é a solução. Os valores de pH variam de 0 até 14, formando a escala de pH. 
 O pH da água pura é igual a 7 e como a água não é nem ácida nem básica, 
então o 7 é considerado neutro de pH. 
 Todos os valores de pH abaixo de 7 são ácidos e todos os valores acima de 7 
são considerados básicos ou alcalinos. 
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Curva de Titulação 
 Usada para determinar a concentração de um ácido em uma solução.Volume 
do ácido é titulado com uma base forte (NaOH) até a neutralização deste 
ácido. 
 Ácido acético se dissocia: 
 CH3COOH CH3COO
- + H+ 
 O NaOH também se dissocia: 
Solução de ácido acético 
 
Volume de solução de NaOH 
 
Solução de NaOH 
 
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NaOH Na+ + OH- 
O OH- neutraliza o H+ ácido acético formando H2O 
 O ponto da titulação em que o ácido é neutralizado é chamado ponto de 
equivalência 
 Ponto de inflexão pH = pKa 
 
 
 
 
Tampões 
 Substâncias que em solução aquosa dão a estas soluções a propriedade de 
resistir a variações de pH quando nas mesmas são adicionadas quantidades 
pequenas de ácidos ou bases. 
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 Importância: quase todos os processos biológicos são dependentes do pH. 
 
 
 
Sistema Tampão Bicarbonato 
 É um sistema tampão fisiológico efetivo 
 Principal tampão do espaço extracelular: ácido carbônico /Bicarbonato. 
 O ácido carbônico é formado a partir de CO2 e H2O e está em equilíbrio com o 
reservatório de CO2 localizado nos pulmões. 
 
 
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 Quando H+ é adicionado no sangue, a concentração de H2CO3 aumenta, 
aumentando a concentração de CO2 no sangue, aumentando a pressão deles 
nos espaços aéreos e o CO2 é expirado. 
 Quando OH- é adicionado ocorrem eventos opostos 
 A finalidade deste tampão é manter o pH do sangue praticamente constante. 
 O pH normal do plasma sanguíneo é próximo de 7,4. Em pacientes diabéticos 
não controlados, por causa da superprodução de ácidos metabólitos, o pH do 
sangue pode cair a 6,8 ou abaixo deste, sendo esta condição denominada de 
Acidose. 
 Em outras doenças, como em situações que causem aceleração da respiração, 
pode ocorrer o inverso (pH maior que o normal) sendo definido de Alcalose. 
Ambas as situações são perigosas e podem levar à morte. 
 
Estudo dirigido: 
 
1) Explique qual a importância da água no nosso organismo. 
2) O que são moléculas hidrofóbicas, hidrofílicas e anfipáticas? 
3) O que são ácidos e o que são bases? 
4) O que indica a constante de dissociação de um ácido? 
5) Demonstre a autodissociação da molécula da água. 
6) Para que serve a curva de titulação de um ácido? 
7) Qual a finalidade de um sistema tampão no nosso organismo? 
8) Em uma curva de titulação de um ácido o que significa o ponto de 
equivalência? 
9) Em uma curva de titulação de um ácido o que significa o ponto de inflexão?