Aula 02. Água, pH e sistema tampão

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17/08/2017
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Água e suas 
propriedades
Prof. Tadeu Peixoto Sobrinho
DISCIPLINA DE BIOQUÍMICA
CONTEÚDOS PROGRAMÁTICOS (AP1)
UNIDADE 1 - ESTUDO DAS BIOMOLÉCULAS
1.1. Introdução a Bioquímica
1.2. Água, pH e sistema tampão
UNIDADE 2 - ESTRUTURA DAS MACROMOLÉCULAS
2.1. Proteínas
2.2. Carboidratos
2.3. Lipídios
2.4. Ácidos nucléicos
Apresentação da disciplina
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Água, pH e sistema tampão
Água, pH e sistema tampão
O Homem e a Natureza: Água
https://goo.gl/N3PYh6
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Água, pH e sistema tampão
A água ocupa cerca de 70% da superfície
Água, pH e sistema tampão
0,007% da agua da Terra está pronta para 
consumo humano
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Água, pH e sistema tampão
Agricultura é o maior vilão do uso de água
Água, pH e sistema tampão
Ciclo Biogeoquímico da água
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Água, pH e sistema tampão
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Água, pH e sistema tampão
Meio de transporte de nutrientes (permeia todas as 
partes de todas as células);
Controla o pH através de sistemas tampões;
Meio de todas as reações
enzimáticas.
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Água, pH e sistema tampão
A água corporal total (ACT) 
encontra-se disponível em 
dois compartimentos:
• Líquido intracelular (LIC)
• Líquido extracelular (LEC)
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Organização do corpo
• O restante da composição 
do corpo humano consistem 
em água:
20% no Líquido ExtraCelular (LEC)
40% no Líquido IntraCelular (LIC)
60% Água Corporal Total (ACT)
Água, pH e sistema tampão
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Água, pH e sistema tampão
A vida que conhecemos existe por causa da água:
• Meio de transporte de nutrientes
• Controla a acidez/alcalinidade por sistema tampão
• Meio de todas as reações enzimáticas
Água, pH e sistema tampão
A água é uma substância química composta 
de hidrogênio (H) e oxigênio (O) essencial para 
todas as formas conhecidas de vida.
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Água, pH e sistema tampão
• Ângulo de 104,45°
• Eletricamente neutra
• Cargas parciais separadas (+ e -) → Dipolo
Força de atração
PONTES DE HIDROGÊNIO
Água, pH e sistema tampão
Cada molécula de água pode se ligar
a 4 moléculas de água vizinhas
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Água, pH e sistema tampão
INTERMOLECULAR
Ácido nucléico
INTRAMOLECULAR
Ácido nucléico
Água, pH e sistema tampão
SOLVENTE UNIVERSAL
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INCOLOR
INODORA
INSÍPIDA
Água, pH e sistema tampão
CALOR ESPECÍFICO
O calor específico é a quantidade de energia térmica 
que deve ser fornecida para elevar a sua temperatura.
Água = 4,2 kJ para elevar 1°C
Água, pH e sistema tampão
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DENSIDADE
Define-se como o quociente entre a massa (gramas) e 
o volume (centímetros cúbicos ou mililitros) do corpo.
(D = Massa/Volume) = 1 g/cm3 ou 1 g/mL
Água, pH e sistema tampão
Água pura Água + sal
Densidade do ovo = 1,25 g/mL
Por que a densidade da água no estado sólido é menor 
do que no estado líquido (D = 0,92 g/cm3)
POR QUÊ O GELO BÓIA SOBRE A ÁGUA?
Água, pH e sistema tampão
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Por que a densidade da água do mar morto (D = 1,33 
g/cm3) é maior do que a do corpo (D = 1,07 g/cm3)
POR QUÊ AS PESSOAS BOIAM NO MAR MORTO?
Água, pH e sistema tampão
SOLVENTE
+
SOLUTO
=
SOLUÇÃO
SOLVENTE
+
SOLUTO
=
SOLUÇÃO
Uma solução é uma mistura unifásica de mais de um 
componente.
Na solução há um componente dispersor (solvente) e 
um componente disperso (soluto).
Uma solução é uma mistura unifásica de mais de um 
componente.
Na solução há um componente dispersor (solvente) e 
um componente disperso (soluto).
Água, pH e sistema tampão
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Uma solução pode ser quantificada através da relação 
entre a quantidade de soluto pela solução, a qual 
chamamos de concentração .
Uma solução pode ser quantificada através da relação 
entre a quantidade de soluto pela solução, a qual 
chamamos de concentração .
Água, pH e sistema tampão
A saturação indica a 
capacidade das soluções em 
suportar quantidades 
crescentes de solutos, 
mantendo-se homogêneas.
O coeficiente de solubilidade corresponde a máxima 
quantidade de soluto que é possível dissolver num 
solvente.
O coeficiente de solubilidade corresponde a máxima 
quantidade de soluto que é possível dissolver num 
solvente.
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Solução insaturada
Quando a quantidade de soluto 
usado não atinge o limite de 
solubilidade, ou seja, a 
quantidade adicionada é 
inferior ao coeficiente de 
solubilidade.
Solução insaturada
Quando a quantidade de soluto 
usado não atinge o limite de 
solubilidade, ou seja, a 
quantidade adicionada é 
inferior ao coeficiente de 
solubilidade.
NaCl 0,9%
Água, pH e sistema tampão
NaCl 35,9%
Solução saturada
Quando o soluto se encontra na 
quantidade máxima que o 
solvente pode diluir, isto é, 
quando a massa do soluto 
atinge o limite de solubilidade 
do solvente.
Solução saturada
Quando o soluto se encontra na 
quantidade máxima que o 
solvente pode diluir, isto é, 
quando a massa do soluto 
atinge o limite de solubilidade 
do solvente.
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NaCl > 35,9%
Solução supersaturada
Sob certas condições de 
preparação é possível, 
conseguir a solubilização de 
uma quantidade de soluto 
maior que a prevista pelo 
coeficiente de solubilidade.
Solução supersaturada
Sob certas condições de 
preparação é possível, 
conseguir a solubilização de 
uma quantidade de soluto 
maior que a prevista pelo 
coeficiente de solubilidade.
Água, pH e sistema tampão
pH e sistema tampão
Prof. Tadeu Peixoto Sobrinho
DISCIPLINA DE BIOQUÍMICA
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HA → A + H+
AOH → A + HO-
Ex.: HCl → Cl- + H+
H2SO4 → HSO4- + H+
NaOH → Na+ + OH-
NH4OH → NH4+ + OH-
Bases conjugadas 
do ácido
Ácidos e Bases de Brönsted-Lowry
ÁCIDOS → doam prótons quando dissociados
BASES → recebem prótons quando dissociados
ÁCIDOS → doam prótons quando dissociados
BASES → recebem prótons quando dissociados
Ácidos Fortes
HI → H+ + I-
São doadores de prótons H+ que se ionizam 
completamente em solução
São doadores de prótons H+ que se ionizam 
completamente em solução
HClO4 → H+ + ClO4-
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Ácidos Fracos
H3BO3 → H+ + H2BO3 –
Doadores de prótons H+
Não se ionizam-se completamente em 
solução
Doadores de prótons H+
Não se ionizam-se completamente em 
solução
H3PO4 → H+ + HPO4 –
Bases Fortes
NaOH → Na+ + OH-
Receptor de prótons H+
Ionizam-se completamente em solução
Receptor de prótons H+
Ionizam-se completamente em solução
LiOH → Li+ + OH-
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Bases Fracas
AgOH → Ag+ + OH-
Receptor de prótons H+
Não se ionizam-se completamente em 
solução
Receptor de prótons H+
Não se ionizam-se completamente em 
solução
Al(OH)3 → Al(OH)2+ + OH-
Constante de ionização (Keq)
Keq
[OH-] [H+]
= [H2O]
H2O ↔ H+ + HO-
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Constante de ionização (Ka)
A constante de ionização Ka = 10-14
Ka = [OH-][H+]
[H+] = 10-7
[OH-] = 10-7
pH = [H+]- log10
Potencial hidrogeniônico (pH)
Sorensen desenvolveu uma equação logarítmica 
para expressar a concentração dos íons H+
O potencial hidrogeniônico (pH) é a 
concentração total de íons H+ e varia de 0 até 14.
O potencial hidrogeniônico (pH) é a 
concentração total de íons H+ e varia de 0 até 14.
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pH < 7  ácido [H+] > [OH-]
pH > 7  básico [OH-] > [H+]
Potencial hidrogeniônico (pH)
H2O  [H+] = [OH-]  pH neutro
Indica a acidez, neutralidade ou alcalinidade de 
uma solução aquosa.
Potencial hidrogeniônico (pH)
Solução neutra: 
H+ = OH-
pH = 7
Solução ácida:
pH < 7
Solução básica: 
pH > 7
Adicionando-se 
ácido...
Adicionando-se 
base...17/08/2017
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Potencial hidrogeniônico (pH)
pH de algumas enzimas
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Sistema tampão
São substâncias que fornecem a propriedade 
de resistir às variações de pH quando são 
adicionados ácidos ou de bases.
São substâncias que fornecem a propriedade 
de resistir às variações de pH quando são 
adicionados ácidos ou de bases.
SISTEMA TAMPÃO
=
Ácido fraco + base conjugada
Tampões biológicos importantes
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Tampões biológicos importantes
H2PO4 ↔ H+ + HPO2-4
TAMPÃO FOSFATO
• Tampão dos fluidos intracelulares
• Suporta variações de pH 6,4-7,4
• Tampão dos fluidos intracelulares
• Suporta variações de pH 6,4-7,4
Tampões biológicos importantes
TAMPÃO BICARBONATO
• Principal tampão plasmático (HCO3-/NaHCO3)
• H2CO3 depende da [CO2] diluído em H2O.
CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3-
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Distúrbios metabólicos acidobásico
• pH < 7,35 => paciente está com acidose.
• pH > 7,45 => paciente está com alcalose.
pH fisiológico
pH = 7,35 - 7,45
Distúrbios metabólicos acidobásico
ACIDOSE METABÓLICA
↓[HCO3-/NaHCO3] = pH < 7,4
• ↓HCO3-: falha renal na retenção de HCO3- ou perda 
de bicarbonato devido a uma diarréia severa.
• ↑H+: acúmulo de ácido lático ou corpos cetônicos, 
exercício exagerado, jejum prolongado e diabetes.
Efeito compensatório: 
- Pulmão: hiperventilação (↓pCO2)
- Rins: reabsorção de HCO3- e excreção de íons H+
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Distúrbios metabólicos acidobásico
ALCALOSE METABÓLICA
↑ [HCO3-/NaHCO3] = pH > 7,4
• ↓H+: perda de íons H+ por vômitos ou aumento de 
aldosterona (Na+ ↔ H+).
• ↑HCO3-: hipocalemia (K+ ↔ H+).
Efeito compensatório: 
- Rins: excreção de HCO3- e retenção de íons H+
- Pulmão: hiperventilação (↑pCO2)
Distúrbios metabólicos acidobásico
ACIDOSE RESPIRATÓRIA
↑ [H2CO3/CO2] = pH < 7,4
• ↑pCO2: hipoventilação, pneumonia, enfisema ou 
apneia, ambos com retenção de CO2 no pulmão.
Efeito compensatório: 
- Rins: reabsorção de HCO3- e excreção de íons H+
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Distúrbios metabólicos acidobásico
ALCALOSE RESPIRATÓRIA
↓ [H2CO3/CO2] = pH > 7,4
• ↓pCO2: hiperventilação, febre, ansiedade, dor 
intensa ou estresse, ambos com liberação de CO2 no 
pulmão.
Efeito compensatório: 
- Rins: excreta o HCO3- e reabsorve de íons H+
Distúrbios metabólicos acidobásico
Aumento da [H+]
7,4
Acidose
Alcalose
Redução do pH
Acúmulo de ácidos H+
Acúmulo de bases OH-Perda de ácidos H+
Perda de bases OH-
Diminuição da [H+]
Escala de pH
Elevação do pH
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Outros distúrbios acidobásicos
Metabolismo
aeróbico da glicose
Metabolismo
anaeróbico da glicose
Ácido Carbônico Ácido Lático
Ácido Sulfúrico
Ácido Fosfórico
Corpos Cetônicos
H+
Oxidação de aminoácidos
sulfurados
Oxidação incompleta de 
ácidos graxos
Hidrólise das fosfoproteínas
Métodos de determinação de pH
COLORIMÉTRICO
O pH pode ser determinado pela adição de um 
indicador de pH na solução em análise.
O pH pode ser determinado pela adição de um 
indicador de pH na solução em análise.
Ácido Neutro Básico
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Métodos de determinação de pH
COLORIMÉTRICO
Indicação de pH através da alteração de cores numa 
fita de tornassol (vermelho ao azul)
Indicação de pH através da alteração de cores numa 
fita de tornassol (vermelho ao azul)
Métodos de determinação de pH
POTENCIOMÉTRICO
• Medição do pH → imersão do eletrodo na solução. 
• A medida do pH ocorre através da ddp entre as 
placas condutoras do eletrodo.
• Medição do pH → imersão do eletrodo na solução. 
• A medida do pH ocorre através da ddp entre as 
placas condutoras do eletrodo.
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Quiz
Prof. Tadeu Peixoto Sobrinho
DISCIPLINA DE BIOQUÍMICA
1ª Pergunta
Qual a principal característica química dos 
ácidos?
R. Os ácidos, quando dissociados, doam prótons 
H+ (cátion hidrônio ou hidroxônio)
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2ª Pergunta
As bases (ou álcalis) quando são dissociados 
liberam qual íon?
R. As bases liberam o ânion hidroxila ou oxidrila
(OH-)
3ª Pergunta
Qual é a equação de dissociação iônica da água?
R. H2O ↔ H+ + OH-
(H2O)2 ↔ H3O+ + OH-
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4ª Pergunta
Qual é a constante de ionização da água?
R. Ka = 10-14 ou Kw = 10-14
5ª Pergunta
O que é a escala de pH de Sorensen?
R. Esta escala de pH expressa a concentração do 
íon H+ na solução
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6ª Pergunta
Se o analista adicionar 10 mL de ácido forte 
numa solução que possui pH 4,2, qual será a 
característica do pH final desta solução?
R. A solução será ácida
7ª Pergunta
Qual a característica iônica de uma solução em 
pH 9,7?
R. A solução é básica (alcalina)
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8ª Pergunta
Qual a função do sistema tampão?
R. Impedir/resistir alterações do pH
9ª Pergunta
Qual o pH fisiológico do meio extracelular?
R. O pH intracelular é 7,4 (pH 7,35 – 7,45), 
também chamado de neutralididade fisiológica
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10ª Pergunta
Qual o principal tampão extracelular?
R. Tampão bicarbonato (H2CO3 ↔ H+ + HCO3-)
11ª Pergunta
A alcalose metabólica é causada por qual 
desiquilíbrio fisiológico (pH e molécula 
responsável)?
R. Aumento do pH por consequência do 
aumento na concentração de HCO3-
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12ª Pergunta
Na acidose respiratória, qual a molécula está em 
desequilíbrio e qual a alteração do pH ?
R. O aumento da concentração de H2CO3 reduz o 
pH extracelular (pH < 7,4)