Lista Exercícios 2 - Tampões

Prévia do material em texto

Disciplina: Bioquímica 1º Semestre de 2020 
Curso: Farmácia UNICSUL – SM 
 
Exercícios Tampões 
 
APLICAÇÕES MEDICAMENTOS 
 
Muitos medicamentos apresentam seus principais agentes ativos 
constituídos de substâncias ácidas, como é o caso dos analgésicos. 
Dessa forma, ao passo em que o analgésico alivia a dor, em 
contrapartida pode gerar uma forte acidez estomacal (azia). Para 
evitar esse problema diversos medicamentos são produzidos hoje de 
forma tamponada, ou seja, o próprio medicamento combate os seus efeitos colaterais. 
 
ACIDOSE E ALCALOSE SANGUÍNEA: TAMPÃO H2CO3/HCO3- 
 
Responsável pela manutenção do pH do sangue: 
 
 
Disciplina: Bioquímica 1º Semestre de 2020 
Curso: Farmácia UNICSUL – SM 
 
Exercícios 
 
1 - Assinale o sistema que funciona como solução tampão. 
a) Hidróxido de sódio e ácido clorídrico. 
b) Cloreto de sódio e ácido clorídrico. 
c) Acetato de sódio e ácido acético. 
d) Bicarbonato de sódio e carbonato de sódio. 
e) Cianeto de sódio e carbonato de sódio. 
 
2 - A adição de uma pequena quantidade de ácido ou base produzirá uma variação 
desprezível no pH da solução de: 
a) NH4Cℓ 
b) NH4Cℓ/NaOH 
c) NH4Cℓ/HCℓ 
d) NH4Cℓ/NaCℓ 
e) NH4Cℓ/NH4OH 
 
3 - Considere as substâncias abaixo: I. CH3CH2OH II. CH3COONa III. NH4OH IV. H2CO3 V. 
CH3COOH As duas substâncias que você usaria para convenientemente preparar uma 
solução tampão seriam: 
a) I e II. 
b) II e III. 
c) II e V. 
d) I e V. 
e) IV e V. 
 
4 - No plasma sanguíneo há um sistema tampão que contribui para manter seu pH 
dentro do estreito intervalo 7,35 2 7,45. Valores de pH fora desse intervalo ocasionam 
perturbações fisiológicas: 
Disciplina: Bioquímica 1º Semestre de 2020 
Curso: Farmácia UNICSUL – SM 
 
 
Entre os sistemas químicos abaixo qual representa um desses tampões? 
a) H2CO3/HCO3- 
b) H+/OH- 
c) HCℓ/Cℓ- 
d) NH3/OH- 
e) glicose/frutose 
 
5 - A acidose metabólica é causada pela liberação excessiva, na corrente sanguínea, de 
ácido láctico e de outras substâncias ácidas resultantes do metabolismo. Considere a 
equação envolvida no equilíbrio ácido-base do sangue e responda ao que se pede. 
CO2(g) + H2O(ℓ) ⇆ H2CO3(aq) ⇆ H+(aq) + HCO3-(aq) 
a) Explique de que forma o aumento da taxa de respiração, quando se praticam 
exercícios físicos, contribui para a redução da acidez metabólica. 
b) O uso de diuréticos em excesso pode elevar o pH do sangue, causando uma alcalose 
metabólica. 
Explique de que forma um diurético perturba o equilíbrio ácido-base do sangue. 
 
6 - O pH do sangue humano é mantido entre 7,35 e 7,45 por diversos sistemas tampão 
associados, sendo o principal deles o sistema ácido carbônico (H2CO3) - hidrogeno 
carbonato (HCO3-): 
CO2(g) + H2O(ℓ) ⇆ H2CO3(aq) ⇆ H+(aq) + HCO3-(aq) 
Sabendo-se que exalamos CO2 através da respiração e que HCO3- é excretado na urina, 
de que maneira os equilíbrios acima se deslocariam para prevenir que o uso intenso de 
diuréticos e a condição conhecida por hiperventilação (respiração anormalmente rápida 
e profunda) afetem o pH do sangue? 
( ) Se deslocariam para a esquerda em ambos os casos. 
( ) Se deslocariam para a direita em ambos os casos. 
( ) Não se deslocariam porque se trata de um sistema tampão, capaz de manter o pH 
constante. 
( ) Se deslocariam para a esquerda no caso de hiperventilação 
Disciplina: Bioquímica 1º Semestre de 2020 
Curso: Farmácia UNICSUL – SM 
 
( ) Se deslocariam para a direita no caso do uso intenso de diuréticos 
 
7 - O pH do sangue humano de um indivíduo saudável situa-se na faixa de 7,35 a 7,45. 
Para manter essa faixa de pH, o organismo utiliza vários tampões, sendo que o principal 
tampão do plasma sanguíneo é composto de ácido carbônico e íon bicarbonato. O 
equilíbrio químico deste tampão pode ser representado pela equação 
CO2(g) + H2O(ℓ) ⇆ H2CO3(aq) ⇆ H+(aq) + HCO3-(aq) 
Uma célula muscular produz normalmente CO2. Quando uma célula aumenta o seu 
trabalho, ela produz mais CO2. 
Analise as afirmações seguintes: 
I. Quando uma célula aumenta seu trabalho, o pH do sangue diminui. 
II. Quando a concentração de CO2 no sangue diminui, o pH diminui. 
III. Quando a concentração de íons bicarbonato no sangue aumenta, o pH também 
aumenta. 
IV. O aumento da taxa de respiração, quando se praticam exercícios físicos, contribui 
para a diminuição do pH do sangue. 
São corretas as afirmações: 
a) I, apenas. 
b) II, apenas. 
c) III, apenas. 
d) I e III, apenas. 
e) I, III e IV, apenas. 
 
8 - Considere o esquema do tampão biológico (HCO3−/H2CO3): 
 
 
 
a) Qual é o ácido do sistema tampão? Qual a sua base conjugada? Por quê? 
Disciplina: Bioquímica 1º Semestre de 2020 
Curso: Farmácia UNICSUL – SM 
 
b) O aumento da concentração de CO2 nesse sistema acarreta qual condição 
metabólica? Essa condição poderia ser tratada com bicarbonato? Explique. 
 
9 - Água e soluções de mesma concentração de NaCl, ácido acético (pKa = 4,76) e 
metilamônio (pKa=10,65), foram ajustadas para pH = 2 e para pH = 9 pelas adições 
apropriadas de HCl e NaOH, respectivamente. A um mesmo volume de cada solução foi 
adicionado um volume fixo de NaOH. Os valores de pH obtidos após a adição do álcali 
foram: 
 
 
a) Comparar o comportamento das soluções frente à adição de álcali. 
b) Qual seria a variação de pH esperada no caso de ser adicionado HCl às mesmas 
soluções? 
 
10 – (Exercício Pequeno Desafio) 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. 
 
11 - Comparar a eficiência dos seguintes tampões: 
Acetato 0,2 mol/L pH 4,7 
Acetato 0,2 mol/L pH 5,7 
Acetato 0,02 mol/L pH 4,7 
 
Disciplina: Bioquímica 1º Semestre de 2020 
Curso: Farmácia UNICSUL – SM 
 
12 - 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? 
 
Respostas 
01- Alternativa C 
Sistema tampão ácido é constituído por um ácido fraco e um sal que contenha o 
cátion proveniente do ácido fraco. 
 
02- Alternativa E 
Sistema tampão básico é constituído por uma base fraca e um sal que contenha 
o cátion proveniente da base fraca. 
 
03- Alternativa C 
Sistema tampão ácido é constituído por um ácido fraco (CH3COOH) e um sal 
que contenha o cátion proveniente do ácido fraco (CH3COONa). 
 
04- Alternativa A 
A manutenção do pH sanguíneo é realizado pelo sistema tampão H2CO3/ HCO3
-
, constituído por um ácido fraco e um sal com o cátion proveniente do ácido fraco. 
05- 
a) A prática de exercícios físicos provoca uma rápida eliminação de CO2 e com 
isso sua concentração diminui, desta forma o equilíbrio será deslocado para a 
esquerda, com consumo dos íons H+ do meio, diminuindo a sua concentração 
provocando um aumento o pH do sangue causando alcalose respiratória. 
Disciplina: Bioquímica 1º Semestre de 2020 
Curso: Farmácia UNICSUL – SM 
 
b) O uso de diuréticos em excesso implica em perda de água pela urina, com 
isso a [H2O] do equilíbrio diminui, desta forma o equilíbrio será deslocado para a 
esquerda, com consumo dos íons H+ do meio, diminuindo a sua concentração 
provocando um aumento do pH do sangue causando alcalose metabólica. 
 
06- 
- A eliminação de CO2 (hiperventilação) provoca uma diminuição na [CO2] do 
equilíbrio deslocando-o para a esquerda implicando no consumo de H+ do meio, 
diminuindo a sua concentraçãoprovocando aumento no pH do sangue (alcalose 
respiratória). 
- A eliminação de HCO3
-
 (uso de diuréticos) pela urina provoca uma diminuição 
na [HCO3
-
] do equilíbrio deslocando-o para a direita causando um aumento na 
concentração de H+ provocando uma diminuição do pH do sangue (acidose 
metabólica). 
(Falso) Se deslocariam para a esquerda em ambos os casos. 
(Falso.) Se deslocariam para a direita em ambos os casos. 
(Falso.) Não se deslocariam porque se trata de um sistema tampão, capaz de 
manter o pH constante. 
(Verdadeiro.) Se deslocariam para a esquerda no caso de hiperventilação 
(Verdadeiro.) Se deslocariam para a direita no caso do uso intenso de diuréticos 
 
07 - D 
I. Quando uma célula aumenta seu trabalho, o pH do sangue diminui. 
Verdadeiro. A produção de CO2 pela célula produz um aumento na [CO2] do 
equilíbrio, deslocando-o para a direita, aumentando a [H+] e diminuindo o pH do 
sangue. 
II. Quando a concentração de CO2 no sangue diminui, o pH diminui. 
Falso. Quando diminui a [CO2] do equilíbrio, ocorre um consumo dos íons H+ do 
equilíbrio para produzir mais CO2 deslocando o equilíbrio para a esquerda, com 
isso a [H+] diminuirá e o pH aumenta. 
III. Quando a concentração de íons bicarbonato no sangue aumenta, o pH 
também aumenta. 
Disciplina: Bioquímica 1º Semestre de 2020 
Curso: Farmácia UNICSUL – SM 
 
Verdadeiro. Quando a [HCO3
-
] aumenta ocorre um consumo dos íons H+ do 
meio, provocando uma diminuição na [H+] do equilíbrio, causando um aumento 
do pH do sangue. 
IV. O aumento da taxa de respiração, quando se praticam exercícios físicos, 
contribui para a diminuição do pH do sangue. 
Falso. A eliminação de CO2 (hiperventilação) provoca uma diminuição na [CO2] 
do equilíbrio deslocando-o para a esquerda implicando no consumo de H+ do 
meio, diminuindo a sua concentração provocando aumento no pH do sangue. 
 
08 - A formação de dióxido de carbono no equilíbrio é devido a decomposição 
do ácido carbônico H2CO3, o qual, é o ácido deste sistema tampão, tendo como 
base conjugada o íon bicarbonato HCO3
-
. Esta é a maneira que o sangue 
mantém seu pH em torno de 7,4. 
 Pessoas que tem efisema, bronquite, asma ou pneumonia, podem passar 
por momentos em que a respiração é deficiente. Em virtude dessa 
hipoventilação, a transferência de CO2 para o exterior é reduzida e a sua 
concentração aumenta no sangue, diminuindo o pH sanguíneo. 
 Se o pH do sangue arterial atingir valores menores que 7,4, desencadeia-
se um quadro de acidose. Alguns sintomas são: falta de ar, diminuição ou 
supressão da respiração e desorientação, o que pode levar a pessoa ao coma. 
Se o pH ficar abaixo de 6,8, há risco de morte. Uma vez diagnosticada a acidose, 
o indivíduo pode ser tratado com administração intravenosa de solução de 
bicarbonato de sódio, aumentando a concentração de bicarbonato e deslocando 
o equilíbrio para a esquerda, diminuindo assim a concentração de íons H+. 
 
09 - No quadro 1 onde todas as soluções têm pH inicial igual a 2 a adição de 
base elevou o pH final de três soluções a 7,5 mostrando que estas soluções 
nestas condições não se tratam de sistemas tampões. Apenas a solução 
contendo ácido acético manteve o pH em 4,5, próximo ao seu valor de pKa (4,7), 
mostrando assim a eficiência da solução tampão nestas condições. 
Disciplina: Bioquímica 1º Semestre de 2020 
Curso: Farmácia UNICSUL – SM 
 
 No segundo quadro, vemos que a adição de base praticamente não 
alterou o pH da solução de metilamônio que tem pka igual a 9,3 e nestas 
condições, onde o pH inicial era 9, mostra-se um tampão eficiente. 
 Adicionando HCl a estas soluções: 
No quadro 1, todas as soluções teriam seus pHs abaixados, pois nenhuma, nem 
mesmo o ácido acético, se encontra na sua faixa de tamponamento. 
No quadro 2, quando a adição de HCl ocorrer, a solução de ácido acético 
conseguira manter o pH em aproximadamente 4,5. Próximo ao valor de seu pKa, 
enquanto a solução de metilamônio conseguirá manter o pH em 9, próximo ao 
seu pKa de 9,3. 
 
10 – Método 1: A partir de uma solução de ácido acético, adicionar NaOH para 
aumentar a concentração da base conjugada e assim aumentar o pH do meio 
até que o mesmo seja igual ao pKa do ácido acético. 
 
 Método 2: Considerando que se a concentração da base conjugada for 
maior que a do ácido o pH da solução sempre será maior que o pKa do ácido. 
Esse é o caso da solução do íon acetato, onde sua concentração é maior que a 
do ácido acético e assim o pH da solução é acima de 4,7. Por isso, adicionamos 
HCl a solução até que o pH atinja o valor de 4,7. 
 
 Método 3: Misturar concentrações iguais da solução de ácido acético e 
de íon acetato. 
 
11 – O pka do ácido acético é igual a 4,7 
 
Assim, a eficiência do tampão ácido acético/acetato terá maior eficiência no pH 
igual a 4,7 e irá abranger uma área de +1 a -1 do valor de 4,7, isto é, de 3,7 à 
5,7. Outro fator que influência a eficiência de um tampão é sua concentração. 
Tampões pouco concentrados são menos eficazes. 
 
Assim, a escala de eficiência do tampão será: 
 
Disciplina: Bioquímica 1º Semestre de 2020 
Curso: Farmácia UNICSUL – SM 
 
Acetato 0,2 mol/L pH = 4,7 > Acetato 0,02 mol/L pH = 4,7 > Acetato 0,2 mol/L pH 
= 5,7. 
 
12 - A primeira ação é a mais correta, visto que aumentar a concentração 
aumenta a eficiência do tampão. 
 Se trocarmos os sais de fosfato por sais de acetato estaremos cometendo 
um erro, pois o ácido acético tem pka = 4,7 e sua maior eficiência será em torno 
de pH = 4,7. 
 Já o pka do H2PO4- é 7,2 e a eficiência deste tampão será em torno do pH 
= 7,2. Este pH é o ideal, segundo o texto para o crescimento celular.