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Exercício ÁGUA, PH E TAMPÕES

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Universidade Federal Da Paraíba
Centro de Ciências Exatas e da Natureza
Departamento de Biologia Molecula 
Disciplina der Bioquímica Estrutural
Período Letivo 2013.2
Professor: Carlos Alberto de Almeida Gadelha
Monitora: Lívia Maria Monteiro Ramalho 
Ciências Biológicas 
Aluno (A) Joeverton Marinho Ribeiro. 
Matricula: 11312870 
João Pessoa Novembro de 2013
Lista de Exercícios
ÁGUA, PH E TAMPÕES.
1 - Tomando como base a estrutura da molécula da água e sua tendência de formação de pontes de hidrogênio, como é possível aos organismos superiores (mamíferos) estabilizarem sua temperatura corporal?
R: Pelo fato da agua possuir interações moleculares fortes que aumentam seu ponto de fusão, ebulição e calor de vaporização, pois assim a interação agua-agua fica muito mais forte, precisando de uma alta temperatura para quebrar essas ligações, fazendo assim os organismos estabilizarem sua temperatura. Uma das propriedades da vaporização é a absorção de calor, isso ocorre levando o calor para a atmosfera, tornando a temperatura do corpo mais amena. Assim o objetivo principal é alcançado, a água tem um elevado calor específico, ou seja, perde ou recebe muita energia sem que sua temperatura varie muito.
 2 - Diferenciar entre os pares abaixo: 
a) Substância polar/substância apolar
R: Substancia polar é aquela que possui cargas parciais distintas, de um lado carga + do outra carga -, geralmente os elementos mais eletronegativos puxam os elétrons para eles, ficando negativos, dando uma polaridade à molécula, quanto maior a diferença de eletronegatividade entre os dois Átomos participantes da ligação, maior será a polaridade da mesma / Apolar é a molécula que só possui carga parcial ou positiva ou negativa, e não possuem elementos eletronegativos que exerçam um papel na ligação, não puxam elétrons, mas se não houver diferença de eletronegatividade entre os átomos, a molécula será apolar.
b) Hidrofílico/hidrofóbico 
R: hidrofílicas moléculas polares que possuem afinidade com a agua/ Hidrofóbico moléculas apolares que não interagem com a agua. 
c) Ácido forte/ácido fraco 
R: Ácidos forte são substancias que em solução aquosa dissociam-se completamente em partículas carregadas / acido fraco são substancias parcialmente dissociadas, pois se ionizam muito pouco, em solução aquosa isto é, tanto moléculas, como íon estão presentes em solução.
d) Ácido/ base conjugada 
R: Um ácido conjugado é o acido formado pela protonação de sua base, já a base conjugada é formada pela ionização o do seu acido.
e) Região de tamponamento/capacidade de tamponamento
R: Região de tamponamento é a região onde o PH se mantem constante mesmo com a adição de ácidos ou bases. A capacidade de tamponamento e a capacidade de formação de soluções tampões que mantem o PH constante, formadas por um ácido fraco e um sal formado pela reação desse ácido com uma base forte, ou, então, por uma base fraca e um sal formado pela reação dessa base com um ácido forte.
3 - Apesar da molécula da água ser eletricamente neutra, a distribuição de uma carga parcial positiva em cada um dos seus átomos de hidrogênio e de duas cargas parciais negativas no átomo de oxigênio, a converte em um dipolo elétrico. Que influência possui isto sobre cada uma das seguintes propriedades da água?
a) Interação entre as moléculas de água.
R: Esse dipolo elétrico permite a agua interagir com outras moléculas de agua, o oxigênio com carga parcial negativa pode interagir (atrair) com hidrogênios com cargas parciais positiva de outras moléculas de agua e assim vice-versa, forma pontes de hidrogênio. 
b) Polaridade do meio.
R: Torna o meio polar pela polaridade da molécula, tendendo a interagir com outras moléculas polares. Pelo fato de esse dipolo elétrico gerar uma polaridade na molécula.
c) Calor de vaporização.
R: O calor de Vaporização da agua se torna muito alto graças às interações intermoleculares e as pontes de hidrogênio. Devido à formação do dipolo elétrico.
d) Capacidade de dissolver moléculas com grupos funcionais que contenham nitrogênio ou oxigênio, tais como aminas, álcoois e ácidos carboxílicos.
R: A agua vai forma pontes de hidrogênio com os oxigênios e nitrogênios dessas moléculas, pelo fato de também o hidrogênio com carga parcial positiva será atraído por esses átomos mais eletronegativo permitindo assim a interação das moléculas.
e) Capacidade de dissolver moléculas apolares, como o hexano.
R: Moléculas de água irão fazer uma reorganização na orientação que torne possível a manutenção de uma rede de ligação de hidrogênio tridimensional de água, com a formação concomitante de gaiolas. Esta configuração é capaz de acomodar moléculas hóspedes não polares, embora um preço deva ser pago em termos de graus de liberdade permitida para orientação. Esta é a origem do efeito hidrofóbico. Em outras palavras, água se torna de uma maneira configurada mais confinada. Este efeito é chamado atualmente de hidratação hidrofóbica. Devido a o dipolo elétrico, mesmo moléculas sendo apolares a agua pode interagir com a carga da molécula a rodeando mais tornado difícil à dissolução. 
f) Capacidade de dissolver moléculas com grupos funcionais carregados, como os compostos iônicos.
R: A agua dissolve esses compostos iônicos hidratando e estabilizando os íons, enfraquecendo suas interações eletrostáticas, ela dissolve facilmente esses compostos substituindo as pontes de hidrogênio soluto-soluto por pontes de hidrogênio soluto-agua, a agua é especialmente efetiva em atenuar as interações eletrostáticas devido a sua alta constante dielétrica.
 4 - A madeira seca, que contém celulose, um polímero linear de glicose, pode absorver água e dilatar-se. Certos estudiosos dizem que os blocos de pedra das pirâmides egípcias eram extraídos introduzindo-se estacas de madeira seca em buracos feitos na rocha, e embebendo-as com água até que a força de dilatação da madeira quebrasse a rocha. Sugerir um motivo para a madeira possuir uma grande tendência para absorver água? 
R: A madeira é um material poroso, higroscópico, que absorve a agua facilmente devido à sua natureza celulósica. Como a celulose possui pontes de hidrogênio em sua estrutura , assim como a agua , elas podem interagir por interações hidrofílicas atraindo assim uma a outra e as madeiras ricas em celulose absorvendo agua. O aumento de volume (inchamento) deve-se principalmente à inclusão de moléculas de água nos espaços submicroscópicos, entre as micelas (feixes formados por moléculas de celulose) e nas suas regiões amorfas, afastando-as e, consequentemente, alterando as dimensões da madeira. Moléculas de celulose são completamente lineares e tem forte tendência para formar ligações de hidrogênio intermoleculares. A celulose, embora seja insolúvel em água, possui grande afinidade por esta.
 5 - Por que a água salgada que circunda os icebergs não congela facilmente apesar das baixas temperaturas presentes no rigoroso inverno dos polos norte e sul?
R: Por que os íons , presente nessas aguas salgadas faz com que ela tenda-se a dissolver esses sais hidratando e estabilizando, enfraquecendo as interações eletrostáticas entre eles e assim contrapondo-se a tendência de se associarem em uma rede cristalina , dificultando assim as interações agua-agua, dificultando seu congelamento. 
6 - Algumas espécies de peixe (como por exemplo, o peixe ártico Salvelinus alpinus) abandonam o oceano durante o inverno a fim de se proteger do congelamento, migrando para águas doces de rios e lagos. Em que se baseia esta estratégia de sobrevivência?
R: Se baseia principalmente na atividade metabólica, sua reprodução fica muito mais viável, no inverno em aguas doces, também em termos de temperatura, proteção ou ate mesmo alimentação, pelo fato de ele poder congelar nessas aguas, por isso a necessidade de eles migrarem. 
7 - Jardineiros experientes recomendam regar as plantas e osolo que as rodeia antes do anoitecer quando se espera que possa haver geado. Em que se baseia este conselho?
R: Se baseia no fato de a geada ser uma queda da temperatura que forma cristais de gelo na superfície ou na folhagem, assim o solo e as plantas não conseguiriam absorver agua liquida por isso se rega antes da geada.
8 - A droga aspirina, intensamente receitada, é um ácido fraco com PK=3,5 e contendo um grupo carboxila. A aspirina é absorvida para o sangue através das células de revestimento do estômago e do intestino delgado. Moléculas eletricamente neutras conseguem passar mais facilmente através da membrana que moléculas carregadas. Como o PH do suco gástrico no estômago é 1 e o pH no intestino delgado cerca de 6, onde a aspirina é mais absorvida na corrente sanguínea, no estômago ou no intestino delgado ? Por quê?
R: A aspirina é mais absorvida na corrente sanguínea a partir do estômago, devido à elevada concentração de íon H+ no estômago, ou seja, o estômago mais ácido faz com que a aspirina seja mais rapidamente absorvida. Quando a aspirina estiver num PK de 3,5 ela estará em 50% na forma iônica e 50% na forma molecular, então sua absorção e favorecida em ambientes com PH mais ácido, onde a forma molecular será em uma proporção maior, ou seja, a absorção do fármaco é favorecida, como a aspirina e um ácido fraco em meio mais ácido como é o do estômago, ela se encontra na sua forma não ionizada, facilitando assim sua passagem. 
9 - Você necessita processar uma reação enzimática em PH 7,5. Um amigo sugeriu um ácido fraco com PK=3,9 como base para fazer a solução tampão. Será esta substância e sua base conjugada apropriada para fazer o tampão? Por que sim ou não?
R: Não, por que seu PK esta muito distante do PH segundo a equação onde,
PH= PK + Log Base/acido, onde no sistema tampão o acido é igual à quantidade de base faz com que o PH=PK então teria que ser um Acido com PK em tordo de 6,5 a 8,5 ideais para fazer a solução tampão.
10 - Você deseja manter o PH da água do seu tanque de cultivo de uma determinada espécie de camarão em 7,0. Dentre as substâncias disponíveis para tamponar a água encontram-se o fosfato biácido (Pka = 6,86) e o bicarbonato (Pka = 10,2). Qual delas Você escolheria para manter o PH da água na faixa de 7,0? Justifique sua resposta.
R: O fosfato de biácido, pois seu Pka esta mais próxima do PH da agua assim será melhor tamponam-te, segundo a equação que trona o PH=PK.
11 – Por que o PH da água pura é 7,0? Explique.
R: O PH tem a ver com a concentração de íons H+ PH = - log [H+] (PH é o cologaritmo da concentração hidrogeniônica) a 25ºC a constante de equilíbrio da água pode ser escrita: KW = [H+]. [OH-] = 10^-14 (dez elevado a -14) se a água é pura as concentrações de [H+] e [OH-] são iguais então [H+] = [OH-] = 10^-7 então nesse caso  PH = - log 10^-7 PH = - (-7) 
PH = 7
assim quando a água é pura, a 25ºC o PH é igual a 7.
12 - Que ácido é mais forte, o ácido láctico (PK=3,86) ou o ácido acético (PK=4,76)? Explique.
R: Acido láctico, a constante de acidez KA é proporcional à concentração dos íons formados. Portanto, quanto maior o valor de KA mais ionizado é o ácido logo mais forte, a acidez pode também ser expressa pelo PK:
PK = - log KA (cologaritmo do K) logo Quanto menor o valor de PK maior a acidez do ácido. Maior valor de PK menor a extensão da dissociação.
13 - Imagine que no próximo semestre o seu professor de Microbiologia necessite manter o meio de cultura de uma nova bactéria (doença do algodoeiro) a um PH constante para poder estudar este microrganismo. Sabendo que você já teria cursado a disciplina de Bioquímica o referido professor pediu sua ajuda. Das recomendações abaixo, qual você daria a ele para evitar variações de PH em seu meio de cultura:
() Adicionar ácido forte ao meio de cultura;
() Abaixar a temperatura do meio de cultura;
(x) Tamponar o meio de cultura;
() Adicionar base forte ao meio de cultura;
() Nenhuma das respostas certas;

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