Aula 2 - pH e tampão

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Água, pH e tampões
Prof. Dr. Adriano Sartori
Disciplina: Bioquímica
Unicsul/2020
Bacchus – Caravaggio (1595)
Galleria degli Uffizi – Firenzi - Italia
Sumário
A importância da água para os Seres 
Vivos
O íon Hidrogênio
pH e sua importância nos Sistemas 
Biológicos
Tampões características química e sua 
importância nos Sistemas Biológicos 
A vida depende das reações químicas que 
ocorrem dentro das células, reações bioquímicas 
do metabolismo
Água
Sais minerais
Vitaminas
Lipídeos
Proteínas
Carboidratos
Ácidos Nucléicos
Célula
Molécula orgânica Molécula inorgânica
Elemento químico
Proteínas, Lipídeos, Ácidos nucléicos,
Carboidratos, Vitaminas
Água e Sais Minerais
Os principais elementos encontrados nas células são: Carbono 
(C), Hidrogênio (H), Oxigênio (O), Fósforo (P) e Enxofre (S). 
Tomem Nota!!!!
O termo metabolismo (do 
grego metábole, que 
significa mudança) é 
usado para descrever as 
várias reações químicas 
existentes no organismo 
que garantem 
as necessidades 
estruturais e energéticas 
de um ser vivo.
Variação do 
teor de água
Em um mesmo 
indivíduo
Entre espécies 
diferentes
Entre indivíduos 
da mesma 
espécie
98%
65%
Composição Química da Célula
Carboidratos
E a Célula 
Procariótica ?
De que modo as reações 
químicas no ambiente celular 
ocorrem de maneira eficiente e 
perfeita?
Soluções que resistem às variações do pH 
quando pequenas quantidades de ácido 
(H+) ou base (OH-) são adicionados;
Tampões
pH ???
H+ ???
OH- ??
Mas o que é H+, OH- e pH?
Vamos começar
pelo ÍON HIDROGÊNIO (H+)
O íon hidrogênio (H+) é o íon mais importante 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 
A [H+] nas células e líquidos biológicos deve estar em 
torno de 0,4 nM (0,4x10-9 mol/L)
ÁCIDOS E BASES 
Conceito de Arrhenius
Ácido: substância que em meio aquoso libera íons H+.
Químico sueco Svante Arrhenius (1859–1927). 
Prêmio Nobel em 1903. 
Os ácidos se IONIZAM em água, liberando 
íons H+
A força dos ácidos consiste na facilidade em 
liberar íons H+ em solução
Ionização do HCl: um ácido monoprótico.
HCl H+ (aq) + Cl-(aq) 
Ionização do H2SO4: um ácido diprótico.
H2SO4 2H
+(aq) + SO4
-2(aq) 
H2O
H2O
HCl
(ácido clorídrico)
Ácido Acético
CH3COOH
Ácido Acético
Ácido Clorídrico
O ácido acético não se ioniza 100%, 
portanto, é um ácido fraco
O HCl se ioniza 100% em água, portanto é 
um ácido forte!!!
Base: substância que em meio aquoso libera íons OH- (hidroxila). 
Exemplos: 
NaOH: hidróxido de sódio 
KOH: hidróxido de potássio 
Ca(OH)2: hidróxido de cálcio 
Mg(OH)2: hidróxido de magnésio 
NH3: amônia 
Químico sueco Svante Arrhenius (1859–1927). 
Prêmio Nobel em 1903. 
NaOH
(hidróxido de sódio)
Amônia
NH3
As Bases em água liberam o íon OH-
Hidróxido de Sódio
Amônia
Qual é a base forte? E a base fraca?
Ácidos fortes liberam todo seu H+ em água
Assim como as bases fortes liberam todo seu 
OH- em água
E os ácidos e bases fracas? 
Formam um equilíbrio químico, onde todas as 
espécies estão ao mesmo tempo em solução!!!
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, para qualquer [H+] está 
compreendida na faixa de 10-14 a 100 .
[H+]Escala de pH
pH ótimo: 
Garante a 
homeostase
Tanto da células 
quanto do 
organismo
Considere certa quantidade de água e suco de 
limão, misturados, contida em um copo. Analise 
estas três afirmativas concernentes a esse 
sistema:
I. O sistema é ácido.
II. O pH do sistema é menor que 7, portanto, o 
meio é alcalino.
III. No sistema, a concentração dos íons H+ é 
maior que a dos OH–.
A partir dessa análise, é CORRETO afirmar que:
pH x Homeostasia
Homeostasia é a constância do meio interno 
Há equilíbrio entre a entrada ou produção de íons 
hidrogênio e a livre remoção desses íons do 
organismo. 
O organismo dispõe de mecanismos para manter a [H+] e, 
consequentemente o pH sanguíneo, dentro da normalidade, 
ou seja manter a homeostasia . 
O organismo utiliza três mecanismos para 
manter o equilíbrio ácido-básico:
1. Tamponamento químico dos fluidos corporais.
2. Ajuste respiratório da concentração sanguínea de dióxido de 
carbono (CO2).
3. Excreção renal de íons hidrogênio ou bicarbonato.
O Sistema Bicarbonato
Acidose metabólica: Aumenta 
a concentração de CO2
Alcalose metabólica: Diminui a 
concentração de CO2
Anidrase
Carbônica
CAPACIDADE DE TAMPÃO
É a quantidade de ácido ou base que um
tampão pode neutralizar antes que o pH
comece a variar a um grau apreciável.
Força iônica:
Depende da quantidade de ácido e base
da qual o tampão é feito (concentração).
Um tampão acetato 0,25 mol/L será mais eficiente que 
um tampão acetato 0,1 mol/L
CAPACIDADE DE TAMPÃO
É a quantidade de ácido ou base que um
tampão pode neutralizar antes que o pH
comece a variar a um grau apreciável.
Depende do pH do tampão:
Quanto mais próximo o valor do pH do ácido mais 
forte será o tampão
Região 
tamponante
Curva de Titulação
O meio de cultura para uma determinada bactéria apresenta em sua composição KH2PO4 e
Na2HPO4. O pH inicial da cultura era igual a 7,0 e o pH final, após o crescimento bacteriano,
era 5,8, para impedir uma queda tão brusca de pH, foram sugeridas duas alterações do meio
de cultura:
a) Dobrar a concentração dos dois sais;
b) substituir os fosfatos de sódio e potássio por acetato dos mesmos cátions (o valor do pKa do
ácido H2PO4
- é 7,2 e do ácido acético é 4,7.)
Qual das duas alterações poderia evitar a alteração de pH no meio de cultura após o
crescimento bacteriano? Por quê?
pKa é o pH do ácido e indica 
que quanto menor o seu valor, 
mais forte é o ácido!!!!
Por favor, não esqueçam disso!!!
COMPOSIÇÃO E AÇÃO DAS 
SOLUÇÕES-TAMPÃO
Um tampão resiste ás variações no pH porque
ele contém tanto espécies ácidas para neutralizar
os íons OH- quanto espécies básicas para
neutralizar os íons H+.
Exigência preenchida por um par
ÁCIDO-BASE CONJUGADO
CH3COOH / CH3COO
- ou NH4
+ / NH3
ácido base- conjugada Ácido- conjugado base
Acido acético acetato Íon Amônio Amônia
Ácidos e Bases Conjugados 
CH3 -COOH + H2O ⇌ CH3 -COO- + H3O+
ácido acético íon acetato 
(ácido) (base) (ácido)(base)
Ácidos aumentam a [H+] de uma solução aquosa e bases a 
diminuem 
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 
íon hidrônio 
A água é a base conjugada do íon hidrônio 
⇌
a)H2SO4 
b)H3BO3 
c)HI 
d)H3O+ 
e)NH4+
f)HPO42-
Escreva a fórmula para a base conjugada de cada ácido. 
Base Conjugada
HSO4-
H2BO3-
I-
H2O
NH3
PO43-
a)OH-
b)HS-
c)NH3 
d)C6H5O-
e)CO32-
f)HCO3-
Escreva a fórmula para o ácido 
conjugado de cada base. 
Ácido Conjugado
H2O
H2S
NH4+
C6H5OH
HCO3-
H2CO3
HA = ácido 
A- = base 
conjugada
Exemplos de Tampões
Acetato: CH3-COOH + CH3-COONa
Bicarbonato: H2CO3 + NaHCO3
Fosfato: H2PO4
− + NaHPO4
Amônia: NH4OH + NH4Cl
Mistura de um ácido fraco ou uma base
fraca com um sal do ácido ou da base.
PORQUE É QUASE REGRA TERMOS 
ÁCIDOS FRACOS OU BASES FRACAS
FORMANDO OS TAMPÕES?
Estes ácidos e bases fracas formam 
um equilíbrio!!!!
Quanto maior o Ka de um 
ácido mais forte ele é:
Quanto menor o pKa de 
um ácido mais forte ele 
é:
pka = -log[Ka]
Curva de Titulação
Dispõe-se de soluções de mesma concentração de
ácido acético, acetato de sódio, HCl e NaOH. Propor
três maneiras diferentes de preparar um tampão
acetato com pH igual ao pKa do ácido acético (4,7).
Karl Albert Hasselbalch: 1874-
1962 (Dinamarquês)
LawrenceJoseph Henderson: 
1878-1942 (Americano)
Estudos do pH do sangue e 
como este pH é controlado!!!!
EQUAÇÃO DE HENDERSEN-
HASSELBALCH
HA: ácido ou base fraca
A
-
: ácido ou base 
conjugada
HA (CH3COOH) = 0,1 mol/L
A
-
(CH3COO
-
) = 1 mol/L
pKa = 4,7
pH = 4,7 + log 
𝟏
𝟎,𝟏
pH = 4,7 + (+1)
pH = 5,7
[HA]
[A
-
]
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