exercícios sobre bioquímica da água

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SOLUÇÃO PARA OS EXERCÍCIOS SOBRE ÁGUA, pH E SOLUÇÕES TAMPÃO 
(1) As micelas mais conhecidas são aquelas nas quais as moléculas anfipáticas escondem a parte hidrofóbica internamente enquanto expõem os seus grupos polares à água. Proponha um método para produzir micelas invertidas, isto é, micelas nas quais os grupos polares fiquem escondidos e os grupos hidrofóbicos expostos ao solvente.
Micelas invertidas terão a parte apolar em contato com o solvente e a cabeça polar na parte interna. As cabeças polares têm carga e irão repelir-se fortemente. Na micela normal a água interage com as cabeças polares estabilizando-as. Uma possível solução seria: a) dissolver sais de ácidos graxos em clorofórmio e adicionar um pouco de água; b) agitar. Possivelmente teremos micelas invertidas, com as cabeças polares no interior estabilizadas pela interação com moléculas de água. 
 (2) Explique porque a mobilidade do íon H+ no gelo é 10 vezes menor do que na água líquida, enquanto que a mobilidade do Na+ em cloreto de sódio sólido é nula?
Evidentemente que, ao contrário dos prótons no gelo, os íons sódio do cloreto de sódio não saltam de molécula para molécula.
(3) Desenhe os padrões das pontes de hidrogênio que a água forma com acetamida e piridina. 
 Piridina Acetamida
(4) Calcule o pH das soluções dos seguintes ácidos e bases fortes: (a) HCl 0,1 M; (b) NaOH 0,1 M; (c) HNO3 3 ( 10(5 M; (d) HClO4 5 ( 10(10 M; (e) KOH 2 ( 10(8 M.
a) HCl dissocia em quase 100%: HCl (( H+ + Cl(; desta forma, a concentração de prótons será igual a 0,1 M. O pH, então será:
pH = (log[H+] = (log(0,1) = 1
b) O NaOH também dissocia em quase 100%: NaOH (( Na+ + HO(; a concentração de íons hidroxila será igual a 0,1 M. O pOH, então será:
pOH = (log[HO(] = (log(0,1) = 1
E o pH:
pH = 14 ( pOH = 14 ( 1 = 13
c) O ácido nítrico também dissocia 100%: HNO3 (( H+ + NO3(; a concentração de prótons proveniente do ácido nítrico será de 3 ( 10(5 M, o que ainda é bem mais do que a concentração devida à dissociação da água (10(7 M). Assim, o pH pode ser calculado com grande aproximação da mesma forma que nos exemplos acima:
pH = (log(3 ( 10(5) = 4,52
d) O ácido perclórico também dissocia em quase 100%. Mas, sua concentração, 5 ( 10(10 M é muito baixa. Uma concentração de prótons da ordem de 10(10 M não afetará significativamente o pH da água, pois nesta a concentração de prótons é muito maior, 10(7 M! 
e) O KOH dissocia 100%, da mesma forma que o NaOH: KOH (( K+ + HO(; sua concentração é baixa (2 ( 10(8), quase uma ordem de grandeza abaixo da concentração de H+ e HO( na água pura (10(7 M). O produto iônico da água terá que ser mantido, isto é Kw = [H+][HO(] = 10(14. Vamos imaginar duas situações: a) a hora exata da adição de KOH e b) a situação final de equilíbrio: 
	(a)
	(b)
	
[H+] = 10(7 M
[HO(] = 1,2 ( 10(7 M
	
[H+] = (10(7 ( x) M
[HO(] = (1,2 ( 10(7 ( x) M
Uma certa quantidade x de HO( irá associar-se com prótons para manter o valor de Kw:
Kw = (10(7 ( x)( 1,2 ( 10(7 ( x) = 10(14
Ou seja: x2 ( (2,2 ( 10(7)x + (1,2 ( 10(14) = 10(14 
x2 ( (2,2 ( 10(7)x + (0,2 ( 10(14) = 0
A solução da equação de segundo grau: 
Substituindo: 
x tem que ser menor que 1 ( 10(7; portanto, apenas a raiz calculada com o sinal negativo do segundo termo tem significado. 
Agora, a concentração de prótons será:
[H+] = 1 ( 10(7 ( x = 1 ( 10(7 ( 0,095 ( 10(7 = 0,905 ( 10(7 M
Portanto, pH = (log(0,905 ( 10(7) = 7,043, levemente alcalino, como era de se esperar. 
A concentração de íons hidroxila
[HO(] = 1,2 ( 10(7 ( 0,095 ( 10(7 = 1,105 ( 10(7 M
O produto iônico Kw, tem que dar 10(14! Vamos tirar a prova?
Kw = (1,105 ( 10(7)(0,905 ( 10(7) = 1 ( 10(14
(6) Explique por que a água é capaz de formar pontes de hidrogênio e como estas afetam suas propriedades coligativas.
(7) A água é dissolve toda e qualquer substância? Por quê?
(8) Explique, utilizando a lei de Coulomb, como a água dissolve sais.
(9) Comente a solubilidade das moléculas anfipáticas e como estas interagem em ambiente aquoso para formar as membranas biológicas.
(10) Quais são as interação fracas (não-covalentes) que você conhece?
(11) Explique como os solutos afetam as propriedades coligativas da água.
(12) Defina soluções ISO, HIPO e HIPERTÔNICA.
(13) Explique o que é titulação. Indique quais são os pontos importantes da uma curva de titulação do ácido acético (abaixo). Explique como um par ácido-base conjugado pode funcionar como um tampão.
(14) Defina os termos: Tampão, Ka, pH e pKa. Qual a relação entre os valores de Ka e pKa e a força do ácido?
(15) Explique como os fluidos biológicos são tamponados.
 O 
 H H
 H
O
 
 H
 H
 O
 H
 H
 O 
 H 
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