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Aula 2 – pH e tampões Profa. Msc. Thayane Antoniolli Crestani FACULDADE CENECISTA DE OSÓRIO Lei de Ação das massas – Equilíbrio Químico • PONTO DE EQUILÍBRIO é quando: – As velocidades da reação direta (ida) e inversa (volta) são iguais e constantes; – As massas de A, B, C e D ficam constantes, mas não necessariamente iguais – 1 • A Constante de Equilíbrio (K) é calculada por: Lei de Ação das massas – Equilíbrio Químico • ÁCIDOS são compostos que LIBERAM prótons. Ex: HCl • BASES são compostos RECEPTORES de prótons; • Um doador de prótons e seu correspondente aceptor de prótons constituem um par conjugado ácido-base; • Os ácidos e bases podem ser completamente ionizados quando dissolvidos em água ou parcialmente Ácidos e Bases Ácidos e Bases Ácido/base FORTE Ocorre a dissociação TOTAL dos H+ (ácido) e OH- (base); HCl H+ + Cl- NaOH Na+ + OH- OBS: O próton H+ não existe livre em solução e se combina com outra molécula da água formando H3O + Ácido/base FRACA Dissociação parcial dos H+ e OH- ; HA H+ + A- CH3COOH CH3COO - + H+ Base conjugada Ácidos e Bases • Exemplos de ácidos fortes: ácido clorídrico (HCl), ácido sulfúrico (H2SO4), ácido nítrico (HNO3); • Exemplos de bases fortes: hidróxido de sódio (NaOH), hidróxido de potássio (KOH), hidróxido de lítio (LiOH); • Exemplos de ácidos fracos: ácido acético, ácido láctico, ácido pirúvico; • Exemplos de bases fracas: hidróxido de magnésio, hidróxido de amônio, acetato de potássio. • Como todas as reações reversíveis, a constante da água pode ser descrita por uma constante de equilíbrio; • Desde que a ionização reversível é crucial para o papel da água na função celular, deve haver meios de expressar a extensão da ionização da água em termos quantitativos; pH • O grau de ionização da água no equilíbrio é pequeno. A Constante de equilíbrio/dissociação da água (K) é expressa através da seguinte fórmula: • Em água pura a 25°C, a [H2O] é 55,5M. A [H +] e de [OH-] determinada por corrente elétrica é de 1 x 10-7M, cada. Como a [H2O] é constante ela foi incluída na constante de equilíbrio e obteve-se a Constante de dissociação ou Constante do produto iônico da água (Kw) • Devido ao fato de a Kw ser sempre uma constante, uma diminuição da [H+] deve ser acompanhada por um aumento proporcional da [OH-]; • Quando as concentrações de H+ e OH- são exatamente iguais, como na água pura, a solução é considerada com pH neutro (7); Atenção!! A relação é inversa! • A concentração total do íon hidrogênio originário de todas as fontes é expressa como pH da solução; • A concentração total do íon hidroxila originário de todas as fontes é expressa como pOH da solução; • Em todos os casos: pH + pOH = 14 Soluções com [H+ ] = 10-7M → solução neutra Soluções com [H+ ] < 10-7M → solução ácida Soluções com [H+ ] > 10-7M → solução básica • pH é determinante no funcionamento adequado de diversas proteínas e macromoléculas. Qualquer variação pode afetar o funcionamento destas proteínas. Crescimento básico Também é válido para bases fortes e fracas onde ocorre o inverso! Determinação do pH • Indicadores de pH (Ex: Fenolftaleina, Metil vermelho, Fenol vermelho); • Peagâmetros: consiste em comparar a concentração de H+ da solução com a concentração de H+ de um eletrodo. Esse dispositivo gera uma diferença de potencial que é comparada com o eletrodo padrão. A diferença entre os dois potencias é convertida em unidades pH. Tampões • Quase todos os processos biológicos são dependentes do pH; uma pequena mudança no pH produz uma grande mudança na velocidade do processo; • Tampões: são sistemas aquosos que tendem a resistir a mudanças de pH quando pequenas quantidades de ácido (H+ ) ou base (OH-) são adicionadas; • Tampões consistem de um ácido fraco (o doador de prótons) e sua base conjugada (o aceptor de prótons) OU de uma base fraca e seu ácido conjugado; Tampões Tampões • A primeira linha defesa dos organismos contra mudanças internas de pH é proporcionada por sistemas tampões; • A tampão fosfato age no citoplasma de todas as células e consiste em H2PO4 - como doador de prótons e HPO4 - como aceptor de prótons: Tampões • O plasma sanguíneo é tamponado em parte pelo sistema tampão do bicarbonato, consistindo em ácido carbônico (H2CO3) como doador de prótons e bicarbonato (CO3 -) como aceptor de prótons; • Em células e tecidos, tampões de fosfato e bicarbonato mantêm os fluidos intracelulares e extracelulares em seu pH ótimo (fisiológico), que em geral é próximo de 7. As enzimas costumam ter atividade ótima nesse pH; • Organismo dispõe de mecanismos para manter a [H+] (e consequentemente o pH sanguíneo) dentro da normalidade, ou seja, manter a homeostasia; • Condições de saúde que diminuem o pH sanguíneo (causando acidose - ) ou que aumentam o pH (causando alcalose), podem ameaçar a vida; Acidose: o sistema tampão não funciona de forma suficiente, o organismo acumula ácidos (causando a queda do pH) e tem-se a acidose. Alcalose: quando o sistema tampão funciona de forma excessiva, o organismo empobrece-se de ácidos (causando um aumento do pH) e tem-se a alcalose. Efeito tampão – Equação de Henderson-Hasselbalch Utilizada para calcular a constante de dissociação (pK) Efeito tamponante – Titulação de tampão Utilizada para calcular a constante de dissociação (pK)
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