Aula_3_Completa_Final

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Universidade Federal 
do Rio de Janeiro 
Aula III 
pH e Soluções Tampão 
Universidade Federal do Rio de Janeiro 
Centro de Ciências da Saúde 
Instituto de Bioquímica Médica 
Curso: Enfermagem e Obstetrícia 
Vídeo – Ionização da água 
[H20] = 55,5 mol/L = 55,5 M 
 
[H+] = [OH-] = 0,0000001 = 10-7 mol/L = 10-7 M 
 
Kw = [H+] x [OH-] = 10-14 = 10-7 x 10-7 
Ionização da água 
[H+] = [OH-] = 10-7 M Soluções neutras 
Soluções ácidas 
Soluções básicas 
[H+] > [OH-] 
[H+] < [OH-] 
pH 
pH neutro 
[H+] = [OH-] = 10-7 M 
Soluções Ácidas e Básicas 
Solução Ácida 
↑ [H+], apresenta pH 
menor que 7. 
Solução Básica 
 [H+], apresenta pH maior 
que 7. 
Ionização 
Ionização 
Ocorre em compostos moleculares, onde há quebra da ligação covalente pela molécula 
de água ocasionada pela diferença de eletronegatividade. Exemplo: HCl 
Ácidos e Bases 
Segundo Bronsted e Lowry: 
“ Um ácido é definido como um doador de prótons, enquanto uma base é 
um receptor de prótons.” 
Ácido Base 
Doadores de prótons, tendem a perdê-los numa solução aquosa. ↑ [H+] 
Bases 
Aceptores de prótons, tendem a incorporá-los em suas moléculas numa solução aquosa.  [H+] 
Ácidos 
Ácidos e Bases 
Segundo Bronsted e Lowry: 
“ Um ácido é definido como um doador de prótons, enquanto uma base é 
um receptor de prótons.” 
Ácido Base 
A reação de um ácido com uma base consiste em uma reação de 
troca de prótons (H+) 
Ácidos e Bases 
Dessa forma, uma substância não pode atuar como um ácido sem a 
presença de uma base para aceitar o próton e vice-versa. 
Doa 
prótons 
Recebe 
prótons 
Doa 
prótons 
Recebe 
prótons 
Par ácido-base conjugado 
CH3COOH H
+ + CH3COO
- 
Ácido Base conjugada 
Doador de 
prótons 
Receptor 
correspondente 
Quanto mais forte o ácido maior a sua tendência a perder prótons. 
 
Quanto mais forte o ácido, mais fraca a sua base conjugada. 
 
Ácido Acético Acetato 
Ácidos e Bases 
Ácidos e Bases Fortes 
São aqueles que encontram-se completamente ionizados em solução 
aquosa. 
Ácidos e Bases Fracos 
São aqueles que não estão completamente ionizados em solução 
aquosa. Comuns em sistemas biológicos. Possuem um papel 
importante no metabolismo e regulação do pH. 
Par ácido-base conjugado 
HA H+ + A- 
 
Keq = 
 [H+] [A-] 
[HA] 
= Ka Constante de Equilíbrio: 
Equação de Henderson-Hasselbach: 
pH e absorção de fármacos 
A maioria dos fármacos são ácidos ou bases fracas presentes nas soluções 
tanto sob a forma ionizada (BH+ ou A-) quanto não-ionizada (B ou HA). 
BH+ B + H+ 
 
HA A- + H+ 
Ionizada (BH+ ou A-): 
Lipossolubilidade baixa sendo incapaz de 
atravessar as membranas 
 
Não-ionizada (B ou HA): 
Lipossolúveis e podem se difundir através da 
membrana 
pH e absorção de fármacos 
O que determina a taxa de ionização do fármaco é o pKa da substância e o 
gradiente de pH através da membrana. 
pKa= é o pH no qual 
metade do fármaco 
está na sua forma 
ionizada. 
pH = pKa, quando [A-] = [HA] 
pH e absorção de fármacos 
O que determina a taxa de ionização do fármaco e consequentemente a sua 
distribuição transmembrana é o pKa da substância e o gradiente de pH através 
da membrana. 
Em qual pH a Aspirina será melhor absorvida? 
1 = 3 + log [A- ] 
 [HA] 
log [A- ] = -2 
 [HA] 
log [A- ] = log 0,01 
 [HA] 
[HA] = 100 vezes maior que [A-] 
[A- ] = 1 
[HA] 100 
Estômago (ácido) – pH = 1 
Como será a absorção da Aspirina no pH = pKa ? 
3 = 3 + log [A- ] 
 [HA] 
log [A- ] = 0 
 [HA] 
log [A- ] = log 1 
 [HA] 
[A- ] = [HA] 
 [A- ] = 1 
 [HA] 
pH = 3 
Como será a absorção da Aspirina em pH básico? 
8 = 3 + log [A- ] 
 [HA] 
log [A- ] = 5 
 [HA] 
log [A- ] = log 100.000 
 [HA] 
[A- ] = 100.000 vezes maior que [HA] [A- ] = 100.000 
[HA] 
Intestino (básico) – pH = 8 
pH e a excreção de fármacos 
Excreção de Metanfetamina 
A Metanfetamina é um 
fármaco de natureza ácida ou 
básica? 
pH e a excreção de fármacos 
A Metanfetamina é um 
fármaco de natureza básica. 
Excreção de Metanfetamina 
pH e a excreção de fármacos 
Antiinflamatórios não-esteroidais seriam eliminados 
preferencialmente em urina de que caráter químico? 
Importância do pH em sistemas biológicos 
Soluções Tampão 
Definição: 
Soluções que resistem a variações de pH quando pequenas 
quantidades de ácido (H+) ou base (OH-) são adicionados. 
Uma solução tampão é composta de um par ácido fraco (ácido conjugado) e 
sua base conjugada, mas também ser composto de uma base fraca(base 
conjugada) e seu respectivo par (ácido conjugado). 
Ácido 
Acético 
Acetato Ácido 
Carbônico 
Bicarbonato 
Ácido 
Base 
Conjugada 
Ácido 
Base 
Conjugada 
Soluções Tampão 
O tamponamento resulta do EQUILÍBRIO das duas reações reversíveis que 
ocorrem numa solução aquosa de um doador e um receptor de prótons, ambos 
em concentrações próximas da igualdade. 
Ácido Base 
Conjugada 
Ácido 
Conjugado 
Base 
HA(aq) + H2O(l) H3O
+
(aq) + A
–
(aq) 
 
 
 
 
A–(aq) + H3O
+
(aq) HA(aq) + H2O(l) 
HA(aq) + H2O(l) ⇌ H3O
+
(aq) + A
–
(aq) 
O que é pka de um tampão e qual a sua faixa de 
tamponamento? 
Titulação: 
A concentração de ácido é 
calculada a partir do volume 
e da concentração de base. 
Ácido Acético  Acetato 
Tampões podem atuar em diferentes faixas de 
tamponamento 
Ácido Acético 
Diidrogênio Fosfato 
Ácido mais forte (perde H+ mais 
rapidamente) menor pKa 
Íon Amônio 
Ácido mais fraco (demora mais 
a perder H+) maior pKa 
Ação dos tampões contra as variações de pH nos 
sistemas biológicos 
Variações do pH provocam grandes variações na velocidade dos processos biológicos 
Ex: Atividade enzimática em catalisar reações 
Pepsina 
Enzima digestiva produzida no estômago 
Função: quebrar proteínas 
em peptídeos mais simples 
Tripsina 
Age nas proteínas do quimo no intestino 
Produzida no pâncreas e ativada no duodeno pelo 
suco intestinal 
Fosfatase Alcalina 
Remove grupos fosfatos de nucleotídeos, 
proteínas e alcalóides 
Produzida por diversos órgãos e tecidos (ex: 
ossos, fígado e placenta) 
Como manter o pH constante e específico? 
Ácidos ou Bases fracos 
tamponam as células e tecidos 
contra variações no pH 
Proteínas como sistemas tampão 
As proteínas possuem apenas um grupo amino e 
carboxila livre em cada extremidade. Outros 
grupos amino e carboxila dos aminoácidos 
restantes estão ligados covalentemente entre si 
(ligações peptídicas) e assim não contribuem 
para o comportamento ácido base da proteína. 
Assim, o que interessa na proteína como sistema 
tampão é o pKa da cadeia lateral. 
Aminoácidos apresentam grupos funcionais que são ácidos ou bases fracos 
Tamponamento do pH do citoplasma 
Ex: Aminoácido Histidina (pKa = 6) 
Tamponamento efetivo em pH neutro 
Tamponamento do pH 
Sistemas Fosfato e 
Bicarbonato 
pH deve ser mantido constante e 
específico 
(mantém as biomoléculas em seu 
estado iônico ótimo) 
 
Tampão Fosfato 
Tamponamento do citoplasma 
pH entre 6,9 e 7,4 
p
H
 
Tampão Bicarbonato 
Tamponamento do plasma sanguíneo 
pH ~ 7,4 
H2CO3 do plasma sanguíneo está em equilíbriocom o CO2 dos 
pulmões 
Como funciona o tampão bicarbonato durante um 
exercício físico? 
Ácido láctico (H+) produzido no músculo é adicionado no sangue provocando 
hiperventilação 
Ácido carbônico 
Como funciona o tampão bicarbonato quando o pH 
do sangue aumenta? 
Respiração lenta 
regula pH 
Bicarbonato 
Produção de amônia (NH3) durante o catabolismo de proteínas provoca: 
 
Pacientes com problemas respiratórios 
 (liberação de CO2)? 
Ex: Fibrose Cística, Asma, Pneumonia Severa, Enfisema Pulmonar (DPOC) 
Acidose respiratória 
 Muco pulmão dificulta a 
liberação de CO2 
 
Acidose Respiratória 
Insuficiência Respiratória – redução na eliminação de CO2 
Causas possíveis: 
Asma - depressão respiratória devido a resistência na passagem do ar 
Pneumonia severa – prejuízo nas trocas gasosas 
Aumento da pCO2 nos tecidos. 
 
O equilíbrio desloca-se para a direita. 
 
 
 
 CO2 + H20 H
+ + HCO3
- 
Compensação renal: excreta H+ ( aumentar pH plasmático) e reabsorve HCO3
- 
(combina com H+ livre e aumenta o pH). 
Hiperventilação histérica 
Ex: Pessoas ansiosas com crise nervosa 
Alcalose respiratória 
 Freqüência respiratória 
SOLUÇÃO: 
 Respirar novamente o CO2 expirado 
( CO2) 
Reverte a alcalose respiratória 
Hiperventilação Histérica 
Alcalose Respiratória 
Algumas causas possíveis: 
 Dor 
 Histeria 
 Ansiedade 
A alcalose respiratória ocorre como resultado da hiperventilação 
A diminuição de CO2 desloca o equilíbrio pra esquerda 
Para reverter: respirar dentro de um saco de papel 
 
 
 CO2 + H20 H
+ + HCO3
- 
Compensação renal: excreta HCO3
- e reabsorve H+ (Diminuir pH, aumentando 
concentração de H+) 
 Acidose metabólica 
Ex: Diarréia [HCO3
-] 
SOLUÇÃO: 
 
 Hiperventilação consegue 
reverter instantaneamente a 
acidose metabólica 
Acidose metabólica não compensada é raramente vista clinicamente 
 Alcalose metabólica 
Hipoventilação 
Ex: Vômito  [H+] 
(elimina conteúdo do estômago) 
SOLUÇÃO: 
 Respiração lenta consegue 
reverter instantaneamente a 
alcalose metabólica 
Distúrbios Ácido-Base 
Distúrbios Ácido-Base 
Equilíbrio Ácido-Base