1ªLista FisQui F 2018 01

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1ª Lista 
Físico-Química F 
2018/01 
Prof. Dr. Roberto 
Barbosa de Castilho 
 
1 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO 
CAMPUS SEROPÉDICA 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS 
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
Ionização e Solubilidade de Fármacos 
 
 
1. Conceitue ácidos e bases de acordo com as seguintes teorias: Arrhenius, Brönsted-
Lowry, Lewis e Pearson. 
2. Deduza a equação de Henderson-Hasselbalch para um ácido e uma base. Qual o sig-
nifica do pKa? Classifique a força dos ácidos e bases numa escala de pKa. O que sig-
nifica pKb? Esboce as curvas de % de ionização versus pH para um ácido fraco e uma 
base fraca. 
3. Derive uma fórmula para o cálculo da porcentagem da forma ionizada de um fármaco 
ácido e de um fármaco básico. 
4. Deduza uma expressão para calcular o pH de um ácido fraco em termos de sua con-
centração (c) e de seu pKa. Resp: pH = ½ pKa – ½ logc. Calcule o pH de uma solução 
de 50mg/mL de ácido ascórbico (pKa = 4,17). Resp. 2,36. 
5. Deduza uma expressão para calcular o pH de uma base fraca em termos de sua con-
centração (c) e de seu pKa. Resp: pH = ½ pKw + ½ pKa + ½ logc. Calcule o pH de uma 
solução saturada de codeína monoidratada, sabendo-se que sua solubilidade à tem-
peratura ambiente é de 1g /120 mL de água e seu pKa = 8,2. Resp. 10,31. 
6. Deduza uma expressão para calcular o pH de um sal de ácido fraco com base forte, 
em termos da concentração do sal (c) e do pKa do ácido. Resp: pH = ½ pKw + ½ pKa + 
½ logc. 
7. Deduza uma expressão para calcular o pH de um sal de base fraca com ácido forte, 
em termos da concentração do sal (c) e do pKa do ácido. Resp: pH = ½ pKa - ½ logc. 
8. Deduza uma expressão para calcular o pH de um sal de base fraca com ácido fraco, 
em termos da concentração do sal (c) e do pKa do ácido e do pKb da base. Resp: pH = 
½ pKw + ½ pKa - ½ pKb. 
9. Calcule o pH das seguintes soluções: 
a) Hidrocloreto de oxicodone 5% (pKa = 8,9; MM = 405,9); 
b) Benzilpenicilina de sódio, 600 mg em 2 mL de água, para injeção (pKa = 2,76; 
MM = 356,4); 
 
 
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c) 100mg/mL de maleato de clorfeniramina (MM = 390,8) em água, para injeção 
(pKb clorfeniramina = 5,0; pKa ácido maléico = 1,9) 
10. O vinagre é uma solução aquosa de ácido acético 4%. Calcule sua molaridade. O áci-
do acético (pKa = 4,73) é adicionado a uma solução aquosa resultado num pH = 3,9. 
Calcule a porcentagem de ionização do ácido. 
 
11. O triptofano é um aminoácido essencial encontrado em grandes quantidades na carne 
de peru. Ao nos alimentarmos deste alimento (lembre-se das festas natalinas ou do 
dia de ação de graças), esta carne chega ao estômago (pH = 1,8) onde é degradada 
em peptídeos e aminoácidos. Então, a comida parcialmente processada vai para o 
duodeno (pH = 6,2). Sabendo-se que a molécula de triptofano possui três centros 
ácido base, justifique a forma predominante no estômago e no duodeno a partir do 
cálculo do percentual das espécies ionizadas em função do pH. 
 
12. Qual é o pH de uma solução saturada de fenobarbital (massa molecular: 232,24 
g.mol-1)? A solubilidade do fenobarbital em água é de 1,0g/1.000mL e Ka = 3,2.10-8. 
Determine a percentagem de forma ionizada e a da forma não-ionizada do fenobarbi-
tal no pH do plasma (7,4). Desenha as estruturas de ressonância que demonstram 
que o fenobarbital é um ácido fraco. R: pH = 4,93; ionização de 44%. 
13. Calcule a quantidade de acetato de sódio a ser adicionada a 100 mL de uma solução 
de ácido acético 0,1 M para preparar um tampão de pH 5,20. Resp. 2,258 g. 
14. Calcule a mudança de pH ocorrida pela adição de 10 mL de NaOH 0,1 M na solução 
tampão do exemplo anterior. Resp. 5,26. 
15. Calcule a porcentagem de cocaína existente na forma de base livre numa solução de 
cloreto de cocaína a pH = 4,5 e a pH = 8,0. Dados: pKb da cocaína = 5,6. Resp. 0,013 % 
e 71,52%. 
 
 
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16. Demonstre que a capacidade tamponante (β = dc/dpH) pode ser expressa como β = 
2,303.c0Ka[H3O+]/([H3O+] + Ka)2, a partir da seguinte expressão: pH = pKa + [ln(c/c0 – 
c)]/ln10, onde c0 = concentração inicial do tampão e c = quantidade de base adiciona-
da. 
17. Calcular a capacidade tamponante do tampão ácido acético-acetato de sódio do 
exemplo anterior com pH = 4,0. Resp. 0,1096. c0 = quantidade total de componentes 
no tampão: em 100 mL = 0,01 (HAc) + 0,02754 (Ac-). 
18. Demonstre que a capacidade máxima de um tampão é alcançada quando pH = pKa. 
Resp. βmax = 0,576c0. 
19. Qual o pH abaixo do qual sulfadiazina (pKa = 6,48) começará a precipitar em um líqui-
do de infusão, sendo que a concentração molar inicial de sulfadiazina de sódio é 
4,0.10-2 mol.L-1 e a solubilidade da sulfadiazina é 3,07.10-4 mol.L-1. Resp. 8,6. 
20. Qual é a solubilidade da penicilina G (pKa = 2,76) a um pH suficientemente baixo para 
permitir que somente a forma não-dissociada do fármaco esteja presente? A solubili-
dade do fármaco em pH 8,0 é 0,174 mol.L-1. Resp. S0 = 1,0.10-6 mol.L-1. 
21. Um fármaco tem as seguintes solubilidades de saturação à temperatura ambiente: 
pH S (μmol.L-1) 
7,4 205,0 
9,0 10,0 
10,0 5,5 
12,0 5,0 
Qual o pKa e que tipo de composto seria? Resp. 9,0. Possivelmente uma amina. 
 
22. Calcule a solubilidade do triptofano (pKa 2,4 e 9,4, pois é um ácido aminado) a um pH 
10 e a um pH 2, considerando que a solubilidade do composto em solução neutra é 
2,0 mol.L-1. Resp. 7,02.10-2 mol.L-1 em pH 2; 9,96.10-2 mol.L-1 em pH 10. 
23. 11. A cimetidina (Tagamet) é um fármaco usado no tratamento de úlcera duodenal pa-
ra reduzir a secreção excessiva de ácido gástrico. O fármaco tem um pKa de 6,8 e es-
tá disponível em seu sal hidrocloreto. 
a) Desenhe sua estrutura química, diga se é um ácido ou uma base e indique o 
mecanismo de ação da cimetidina? 
b) Que fração do fármaco encontra-se não-ionizada no estômago (pH = 1), intesti-
no (pH = 6) e sangue (pH= 7,4)? 
 
 
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c) Quando o hidrocloreto de cimetidina é adicionado a uma solução não-
tamponada, o pH da solução aumenta ou diminui? Por que? 
24. Um novo fármaco é um sal sódico do ácido carboxílico. Tem peso molecular de 150, 
um pKa igual a 5 e uma solubilidade intrínseca de 0,002 M. Qual a concentração má-
xima do fármaco que pode ser dissolvida em um tampão com pH 6? Expresse a con-
centração em ambas as unidades – molar e mg/ml. 
25. A varfarina (Coumadin) é um fármaco anticoagulante. Trata-se de um ácido fraco com 
pKa de 5,1 e um log P de 0,9. 
a) Calcule o coeficiente de partição da varfarina. 
b) A varfarina será mais ionizada em pH 2 ou 7? Calcule a fração ionizada em ca-
da um desses valores de pH. 
c) O coeficiente de partição aparente será mais alto em pH 2 ou 7? Calcule esses 
valores. 
d) Se 100 mg devarfarina são adicionados a um experimento n-octanol-tampão, 
quais os miligramas totais na fase orgânica em pH 2 e 7? 
e) A varfarina será mais solúvel em água em pH 2 ou 7?