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Ácidos e Bases pH e Tampões Prof. Manoel Pinheiro Lucio Neto Ácidos Conceito de Arrhenius: Ácido é toda substância que em solução aquosa libera como cátion o íon hidrogênio (H+). Ex.: HCl + H2O H3O + + Cl- Conceito de Brönsted e Lowry: Ácido é um doador de prótons, um substância que pode transferir um próton para outra. Bases Conceito de Arrhenius: Base é toda substância que em solução aquosa se dissocia liberando hidroxila (OH-). Ex.: NaOH + H2O Na + + OH- Conceito de Brönsted e Lowry: Base é um receptor de prótons. Um ácido pode transferir um próton para uma base. Ex.: NH3 + H2O NH4 + + OH- Ácidos e Bases CH3-COOH + H2O CH3-COO - + H3O + (ácido) (base) O íon acetato é a base conjugada do ácido acético O ácido acético é o ácido conjugado do íon acetato O íon hidrônio é o ácido conjugado da água A água é a base conjugada do íon hidrônio Ácidos aumentam a [H+] de uma solução aquosa e bases a diminuem Dissociação da água e seus produtos iônicos H2O + H2O OH - + H3O + A água funciona tanto como ácido quanto como base Na água pura a [H+] é igual a [OH-] que é igual a 10-7 A água se dissocia muito pouco: Menos de 2 moléculas em cada 1 bilhão se dissocia K = 1 x 10-14 (mol/l)2 OBS: Em 01 litro d´água tem uma enorme quantidade de moléculas de água (H2O) e uma diminuta quantidade de íons H+ e OH- (devido à pequena dissociação da água) A água é o componente mais abundante nos sistemas biológicos O íon hidrogênio (H+) é o íon mais abundante nos sistemas biológicos A [H+] nas células e líquidos biológicos influencia a velocidade das reações químicas, a forma e função das enzimas, assim como de outras proteínas celulares, e a integridade das células Íon hidrogênio H2O H + + OH- H+ + H2O H3O + (hidrônio) Potencial hidrogeniônico (pH) A [H+] de uma solução é quantificada em unidades de pH O pH é definido como o logarítmo negativo da [H+] pH = -log [H+] A escala de pH varia de 1 até 14, uma vez que qualquer [H+] está compreendida na faixa de 100 a 10-14. pH + pOH = 14 Potencial hidrogeniônico (pH) / Suco Pancreático Aumento da [H+] 7,0 Acidose Alcalose Queda do pH Acúmulo de ácidos Acúmulo de bases Perda de ácidos Perda de bases Diminuição da [H+] Escala de pH Aumento do pH Alterações no pH da Água pH dos Líquidos Corporais Concentração de H+ em mol/l pH Líquido Extracelular Sangue arterial 4.0 x 10-8 7.40 Sangue venoso 4.5 x 10-8 7.35 Líquido Intersticial 4.5 x 10-8 7.35 Líquido Intracelular 1 x 10-6 a 4 x 10-8 6.0 a 7.4 Urina 3 x 10-5 a 1 x 10-8 4.5 a 8.0 HCl gástrico 1,6 0.80 Os Sistemas Tampões Tampão » Substâncias que têm a capacidade de: • Recolher prótons quando há excesso • Fornecer prótons quando há falta » Soluções formadas por um ácido fraco e sua base conjugada ou por um hidróxido fraco e seu ácido conjugado Tampão + H+ H+Tampão TampãoH+ + OH- H2O + Tampão COMPOSIÇÃO E AÇÃO DAS SOLUÇÕES-TAMPÃO Um tampão resiste às variações no pH porque ele 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. COMPOSIÇÃO E AÇÃO DAS SOLUÇÕES-TAMPÃO Exigência preenchida por um par ÁCIDO-BASE CONJUGADO CH3COOH / CH3COO - NH4 + / NH3 ou Preparação Mistura de um ácido fraco com um sal do ácido Mistura de uma base fraca com um sal da base. COMPOSIÇÃO E AÇÃO DAS SOLUÇÕES-TAMPÃO Mecanismos de Ação dos Tampões 1. Adição de ácido + CH3-COOH + CH3-COONa HCl 2CH3-COOH + NaCl 2. Adição de base CH3-COOH + CH3-COONa + NaOH 2CH3-COONa + H2O Exemplos de Tampões CH3-COOH + CH3-COONa Acetato Bicarbonato H2CO3 + NaHCO3 Fosfato NaH2PO4 + Na2HPO4 Amônia NH4OH + NH4Cl Os Sistemas Tampões do Organismo Os principais sistemas tampões presentes no organismo, que permitem a manutenção da homeostasia, são: sistema bicarbonato sistema fosfato proteínas sistema da amônia Sistema tampão usado para controlar o pH no sangue. SISTEMA TAMPÃO ÁCIDO CARBÔNICO-BICARBONATO H2CO3 / HCO3 - : são um par ácido base conjugado. SANGUE COMO UMA SOLUÇÃO- TAMPÃO Equilíbrios importantes no sistema tampão ácido carbônico-bicarbonato: CO2: um gás que 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+. SANGUE COMO UMA SOLUÇÃO- TAMPÃO H+(aq) + HCO3 - (aq) H2CO3(aq) H2O(l) + CO2(g)H + (aq) + HCO3 - (aq) H2CO3(aq) H2O(l) + CO2(g)H + (aq) + HCO3 - (aq) H2CO3(aq) H2O(l) + CO2(g) . ACIDOSES Ocorre acidose quando a concentração de íons hidrogênio livres nos líquidos do organismo está elevada; em consequência, o pH, medido no sangue arterial, está abaixo de 7,35. As acidoses podem ser de dois tipos: acidose respiratória e acidose metabólica. A acidose respiratória ocorre em consequência da redução da eliminação do dióxido de carbono nos alvéolos pulmonares. A retenção do CO2 no sangue que atravessa os capilares pulmonares, produz aumento da quantidade de ácido carbônico no sangue, com consequente redução do pH, caracterizando a acidose de origem respiratória. H+(aq) + HCO3 - (aq) H2CO3(aq) H2O(l) + CO2(g)H + (aq) + HCO3 - (aq) H2CO3(aq) H2O(l) + CO2(g)H + (aq) + HCO3 - (aq) H2CO3(aq) H2O(l) + CO2(g) ACIDOSES A acidose metabólica ocorre em consequência do aumento da quantidade de ácidos fixos, não voláteis, no sangue, como o ácido lático, corpos cetônicos ou outros. O pH do sangue se reduz, devido ao acúmulo de íons hidrogênio livres; não há interferência respiratória na produção do distúrbio. As acidoses, como distúrbio primário do equilíbrio ácido-base, são encontradas na prática clínica, mais frequentemente que as alcaloses. ALCALOSES Ocorre alcalose quando a concentração de íons hidrogênio livres, nos líquidos do organismo está reduzida. Em consequência, o pH medido no sangue arterial está acima de 7,45. Conforme o mecanismo de produção, as alcaloses podem ser de dois tipos, alcalose respiratória e alcalose metabólica. A alcalose respiratória ocorre em consequência do aumento da eliminação de dióxido de carbono nos alvéolos pulmonares. A eliminação excessiva do CO2 do sangue queatravessa os capilares pulmonares, produz redução da quantidade de ácido carbônico no sangue, com consequente elevação do pH, caracterizando a alcalose de origem respiratória. ALCALOSES A alcalose metabólica ocorre em consequência do aumento da quantidade de bases no sangue, como o íon bicarbonato. O pH do sangue se eleva, devido à redução de íons hidrogênio livres; não há interferência respiratória na produção do distúrbio. As alcaloses como alterações primárias do equilíbrio ácido-base, são encontradas na prática clínica, com menos frequência que as acidoses. Em síntese: Os desvios da concentração de íons hidrogênio são ocorrências relativamente comuns nas práticas de emergência, terapia intensiva e grandes cirurgias. O pH indica o estado ácido-base do organismo. O pH normal do sangue oscila dentro da faixa de 7,35 a 7,45. Quando o pH do sangue é inferior a 7,35, existe acidose; quando o pH é superior a 7,45 existe alcalose. Os valores de pH abaixo de 6,85 ou acima de 7,95 indicam acidose e alcalose extremas, respectivamente e, de um modo geral, são incompatíveis com a vida. Os distúrbios do equilíbrio ácido-base podem ser produzidos por alterações respiratórias ou por alterações metabólicas. Em síntese: Os desvios do tipo respiratório devem-se à alterações da eliminação do dióxido de carbono. Os desvios do tipo metabólico não sofrem interferência respiratória na sua produção; correspondem à produção excessiva de ácidos, dificuldade de eliminação de ácidos, perda excessiva de bases do organismo ou à perda de ácidos. As acidoses (pH inferior a 7,35), portanto, podem ser: respiratória ou metabólica. As alcaloses (pH superior a 7,45), também podem ser respiratórias ou metabólicas, conforme a natureza da sua produção.
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