M2 - Ácidos-Bases-pH-Tampões-2020

Prévia do material em texto

Ácidos, Bases e a 
Química da Água 
 Conceito de matéria: tem massa e ocupa lugar no 
espaço. 
 
 Seres vivos e elementos não vivos, como o ar, a água, o 
solo e os objetos, são formados de matéria. 
 
 Menor porção da matéria – Átomo 
 
 Átomo – Partícula infinitamente pequena de que é 
formada a matéria viva e a não viva. 
 
 Os átomos são formados por partículas subatômicas 
como os prótons, nêutrons e elétrons, segundo o modelo 
atômico de Bohr. 
 
 Um agrupamento de dois ou mais átomos forma uma 
molécula, como a molécula de água. 
A molécula de água 
 Moléculas são dois ou mais átomos ligados entre si 
quimicamente. Isto ocorre porque os átomos sempre 
procuram permanecer estáveis, então eles se combinam 
com outro ou outros átomos para atingir este estado. 
 
 Ser estável significa ter o último nível de energia da 
camada eletrônica completo: com 2 elétrons, se ele for 
do primeiro nível (K) ou com 8 elétrons, se o átomo 
possuir mais de uma camada, segundo a Regra do 
Octeto. 
 
 Para a formação da molécula de água são necessários 
dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio. 
 
Ela é formada por ligações covalentes – 
compartilhamento de elétrons (e-) 
Molécula de água 
H2O 
Hidrogênio (H) 
protóns=1 
nêutrons=0 
elétrons=1 
Oxigênio (O) 
prótons=8 
nêutrons=8 
elétrons=8 
 A molécula de água forma pólos, sendo uma molécula 
polar, pois o oxigênio é mais eletronegativo que os 
hidrogênios. O que isso significa? 
O átomo de oxigênio da molécula, por ter mais prótons 
em seu núcleo (8 prótons, que possuem carga elétrica 
positiva) irá atrair mais fortemente os elétrons (de carga 
elétrica negativa) partilhados pelo hidrogênio, formando-
se, assim, dois pólos negativos próximos ao oxigênio. Os 
átomos de hidrogênio da molécula, por terem menos 
prótons em seu núcleo (1 próton) irão atrair menos 
fortemente os elétrons partilhados com o oxigênio, 
formando-se assim dois pólos positivos, um para cada 
átomo de hidrogênio. 
 Na molécula da água 
percebemos, então, a 
presença de quatro pólos, 2 
positivos e 2 negativos. 
 
 A partir desse fenômeno, a 
molécula da água poderá 
interagir com outras quatro 
moléculas, pois os pólos 
positivos de uma molécula 
são atraídos pelos pólos 
negativos da molécula 
vizinha. Essas ligações são 
chamadas de Ligações de 
Hidrogênio. 
Ligações de Hidrogênio 
REVISÃO 
 
 
 
ÁCIDOS E BASES 
https://manualdaquimica.uol.com.br//quimica-inorganica/teorias-acido-base-
arrhenius-br%C3%B8nsted-lowry-lewis.htm 
 
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf 
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
Ácidos 
 Uma das características: sabor azedo, que estimula a 
salivação, o que facilita a ingestão do alimento (vinagre, 
suco de limão). 
 
 A Teoria ácido-base de Arrhenius (1884) diz que ácido é 
toda substância que em solução aquosa sofre ionização, 
liberando íons H+ (prótons). 
 
OBS: No entanto, os cientistas perceberam que os ácidos e as bases 
também reagiam em meios não aquosos, por isso, eram necessárias 
outras teorias ácido-base que não se limitassem à presença de água. 
 
 A Teoria ácido-base de Brönsted-Lowry (1923) diz que 
ácido é um doador de prótons, uma substância que pode 
transferir um próton para outra substância. 
 
HClO4, HClO3, HNO3, H2SO4, HCl, HBr e HI 
 
 ácidos fortes 
 
Demais ácidos ácidos fracos 
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf 
 
 Com exceção do ácido clorídrico presente no suco 
gástrico, os ácidos mais comuns com os quais convivemos 
são orgânicos, ou seja, aqueles contendo átomos de 
carbono. Destes, o maior grupo é o dos ácidos carboxílicos, 
que são os ácidos caracterizados pela presença do grupo 
funcional (COOH), a carboxila. 
 
Ácido acético (CH3COOH): é o principal ingrediente do vinagre. 
 
 
 
 
 
 
CH3COOH H
+ + CH3COO
- 
Ácido acético íon acetato 
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a02.pdf
Ácido fórmico (HCOOH): causa do ardor das picadas de 
formiga. 
 
 
 
 
Ácido lático (CH3CHOHCOOH): é produzido por meio da 
fermentação bacteriana da lactose, açúcar do leite, pelo 
Streptococcus lactis. 
Lactato (CH3CHOHCOO
-): o corpo humano aumenta sua 
produção em condições anaeróbias. 
CH3CHOHCOOH H
+ + CH3CHOHCOO
- 
Ácido lático íon lactato 
 Ácido ascórbico (C6H8O6): conhecido como vitamina C. 
Ácido cítrico (C6H8O7): é o responsável pela acidez de frutas 
cítricas. Seu maior emprego é como acidulante em bebidas 
carbonatadas e alimentos. No campo médico, é empregado 
na fabricação de citratos e de sais efervescentes. 
Bases ou Hidróxidos 
 
 Uma das características das bases é o sabor adstringente, 
que “amarra” a boca, ou seja, diminui a salivação. A Teoria ácido-base de Arrhenius (1884) diz que base é 
toda substância que em solução aquosa libera íons OH- 
(hidroxila). 
 
 bases fortes (Famílias 1A e 2A, com exceção do Mg) 
 NaOH, KOH, Ca(OH)2, ... 
 
 
 íon sódio 
NaOH Na+ + OH- 
hidróxido íon hidroxila ou hidróxido 
de sódio 
 bases fracas: demais metais 
 Al(OH)3, Mg(OH)2, ... 
A Teoria ácido-base de Brønsted-Lowry diz que não precisa 
da presença de água, como por exemplo, na reação entre o 
ácido clorídrico (HCl) e a amônia (NH3), mostrada a seguir: 
 
NH3 + HCl NH4
+ + Cl- 
 
 Segundo essa Teoria, a base é uma aceptora de prótons, 
uma substância capaz de receber um próton de outra 
substância, como é o caso do gás NH3. 
 
 
 
 
 Uma das mais importantes propriedades da água é a sua 
pequena tendência a se ionizar reversivelmente e liberar o 
íon hidrogênio (H+) e o íon hidroxila (OH-), que são 
denominados produto iônico da água (Kw) 
Ionização da Água 
 
íon hidrogênio 
(próton) 
íon hidroxila 
 Na água pura a 25 ºC, o produto iônico da água (Kw) : 
 
(Kw) [H
+] = [OH-]  solução neutra 
 
 H2O H
+ + OH- 
 Adicionando-se um ácido na solução: 
[H+]  [OH-]  solução ácida 
 
 Adicionando-se uma base: 
[H+]  [OH-]  solução básica ou alcalina 
pH 
 
 O Kw é a base para a escala de pH. 
 
 pH  potencial hidrogeniônico, é usado para indicar a 
concentração de íons H+ [H+] em qualquer solução 
aquosa. 
 
Importante: 
Quanto maior for a [H+] de uma solução, mais ácida ela será 
e menor será o seu pH. 
 
Quanto menor for a [H+] de uma solução, menos ácida ela 
será e maior será o seu pH. 
 
Determinação do pH 
pHmetros de bancada pHmetros portáteis 
pHmetros/Fitas Indicadoras/Corantes Indicadores 
pHmetro de bolso 
pHmetro analógico 
Fita Indicadora 
 Os indicadores ácido-base são substâncias naturais ou 
sintéticas que possuem a capacidade de mudar de cor de 
acordo com o pH do meio. Isso significa que quando esses 
indicadores de pH são colocados em contato com uma 
solução ácida, eles adquirem determinada cor, mas 
quando são colocados em meio básico, apresentam outra 
coloração. 
 
Exemplos: azul de bromotimol, fenolftaleína, etc. 
Corantes Indicadores Naturais 
* Antocianina: pigmento da 
classe dos flavonóides que é 
responsável pelas cores azul, 
violeta, vermelho e rosa de 
muitos vegetais. Alguns 
exemplos: repolho roxo, 
beterraba, uvas, jabuticabas, 
amoras, folhas vermelhas e 
flores de pétalas coloridas, 
como as flores de azaléia e 
quaresmeira. 
A Flor do cipó corda-de-viola, 
Ipomea purpurea (México e 
América Central), é uma planta 
invasora (praga) no Brasil (região 
sul, no planalto e litoral, nos 
domínios da Mata Atlântica). 
Rosa – solo ácido 
Azul – solo alcalino 
Hortênsia (Hydrangea macrophylla) 
As cores de suas inflorescências 
sofrem influência do pH e da [Al] do 
solo. Como o solo brasileiro é 
naturalmente acidificado, o azul é a 
cor que prevalece na hortênsia 
plantada no país. 
A Escala de pH 
pH dos Alimentos 
 
 A maioria dos alimentos é ligeiramente ácida, uma vez 
que os produtos alcalinos têm, em geral, sabor 
desagradável. 
 
 Uma exceção é a clara de ovo cujo pH chega a alcançar 9,2. 
Muito ácidos 
 
Ácidos 
 
Pouco ácidos 
< 4,0 
 
4,0 a 4,5 
 
> 4,5 
Sucos de frutas, refrigerantes 
 
Frutas e hortaliças 
 
Leite, carnes, pescados, alguns 
vegetais 
Grau de Acidez de Diversos Tipos de Alimentos 
Valores aproximados de pH de alguns 
produtos vegetais 
Hortaliças, legumes e 
cereais 
pH 
Espinafre 
Tomate 
Batatas 
Salsa 
Cebola (vermelha) 
Alface 
Pepino 
Couve-flor 
Cenoura 
Brócolis 
Beterraba 
Feijões 
5,5-6,0 
4,2-4,3 
5,3-5,6 
5,7-6,0 
5,3-5,8 
6,0 
3,8 
5,6 
4,9-5,2 
6,5 
4,2-4,4 
4,6-6,5 
Valores aproximados de pH de alguns 
produtos vegetais 
Frutas pH 
Uvas 
Melancia 
Ameixa 
Laranja (suco) 
Melão 
Limão 
Figo 
Banana 
Maçã 
3,4-4,5 
5,2-5,6 
2,8-4,6 
3,6-4,3 
6,3-6,7 
1,8-2,0 
4,6 
4,5-4,7 
2,9-3,3 
Valores aproximados do pH de produtos 
lácteos e cárneos, aves e pescado 
Produtos Lácteos pH 
Manteiga 
Leite 
Creme 
Queijo 
6,1-6,4 
6,3-6,5 
6,5 
4,9-5,9 
Carnes e Aves pH 
Carne moída 
Presunto 
Vitela 
Galinha 
5,1-6,2 
5,9-6,1 
6,0 
6,2-6,4 
Valores aproximados do pH de produtos 
lácteos e cárneos, aves e pescado 
Peixes e Mariscos pH 
Camarão 
Pescada branca 
Salmão 
Atum 
Ostras 
Caranguejo 
Mariscos 
Peixe (maior parte das espécies) 
6,8-7,0 
5,5 
6,1-6,3 
5,2-6,1 
4,8-6,3 
7,0 
6,5 
6,6-6,8 
Conceitos Gerais 
 
 O organismo dispõe de três importantes mecanismos 
reguladores do pH, que atuam em sincronia, com a 
finalidade de preservar as condições ótimas para as 
funções celulares. 
 
 Um é o mecanismo químico, de ação imediata, 
representado por pares de substâncias chamadas 
sistemas “tampão”, que podem reagir com ácidos ou 
com bases em excesso no organismo; o outro é o 
mecanismo respiratório, de ação rápida; e o último é o 
mecanismo renal, de ação lenta. 
Sistemas Tampão (Tampões) 
http://crispassinato.wordpress.com/2008/05/31/sistemas-tampao 
 Há um fluxo diário muito intenso de O2, CO2 e íons 
hidrogênio (H+) por todo o nosso corpo. O metabolismo 
gera CO2, que se dissolve em H2O para formar o ácido 
carbônico (H2CO3) que, por sua vez, dissocia-se 
formando íons H+ e bicarbonato (HCO3
-). Apesar das 
grandes variações na produção de CO2, durante uma 
atividade física por exemplo, o pH sanguíneo é 
praticamente o mesmo: a concentração de íons H+ no 
plasma permanece controlada. 
Sistemas Tampão (Tampões) 
Tampões são sistemas aquosos que tendem a resistir a 
variações no seu pH quando certas quantidades de ácidos 
(H+) ou bases (OH-) são adicionadas. 
Sistemas Tampão (Tampões) 
 
 Um sistema tampão consiste de um ácido fraco (o doador 
de íons H+) e sua base conjugada (o aceptor de íons H+), 
formando o par ácido base conjugados. 
 
 A parte ácida do tampão neutraliza os íons OH- e sua 
parte básica os íons H+. 
 
 
http://bioquimica.ufcspa.edu.br/pg2/pgs/quimica/tampoes.pdf 
Sangue como um Tampão 
 
 
 Sangue humano: ligeiramente básico, com um pH 
normal de 7,4 , podendo variar de 7,35 a 7,45. 
 
 
Muitas das reações que ocorrem nos seres vivos são 
extremamente sensíveis ao pH e só realizam-se em uma 
faixa estreita de pH. 
 
 
 Desvio da faixa de pH: efeitos que rompem 
significativamente a estabilidade das membranas das 
células, afetam as estruturas das proteínas e as 
atividades das enzimas. 
 
 Corpo Humano 
 
 
 
 
 
 Notável e Complexo Sistema de Tampões 
Acidose: o pH abaixo de 7,35 
 
Alcalose: o pH acima de 7,45 
A acidose é a tendência mais comum porque o 
metabolismo normal gera vários ácidos dentro do 
corpo. 
pH abaixo de 6,8 ou acima de 7,8 pode resultar em 
morte. 
6,8 > pH > 7,8 = risco de perder a vida! 
Sangue como uma Solução Tamponante 
Sistema Tampão Bicarbonato usado para 
controlar o pH do sangue (7,35 a 7,45). 
 próton 
 H2CO3 H
+ + HCO3
-ácido fraco base conjugada 
 (ácido carbônico) (íon bicarbonato) 
H2O + CO2 
 No sangue, em pH 7,4, a proporção do tampão 
bicarbonato é de 20:1, isto é, para cada 20 íons HCO3
- há 
um H2CO3. 
 Substâncias ácidas liberam íons H+ no sangue. O HCO3
- 
do tampão bicarbonato prontamente reage com ele, pois é 
um aceptor de H+. Esta reação produz o ácido carbônico 
(H2CO3) que se dissocia em CO2 e H2O. O CO2 é 
eliminado nos pulmões, mantendo assim a relação de 20:1 
do sistema tampão bicarbonato. 
H2O + CO2 H2CO3 H
+ + HCO3
- 
ácido 
H+ 
pulmões 
Quando substâncias básicas liberam íons OH-, o H2CO3 
prontamente reage com ela, liberando um íon H+ que 
reagirá com o OH-, produzindo H2O. Com isso o H2CO3 
diminui. Para preservar a relação 20:1 do sistema tampão 
bicarbonato, os rins aumentam a eliminação de HCO3
- ao 
invés do íon H+, reduzindo a quantidade de HCO3
- no 
organismo. 
H2O + CO2 H2CO3 H
+ + HCO3
- 
base 
OH- 
rins 
H+ 
H2O 
 O CO2 produzido nos tecidos difunde para o sangue, 
entra na hemácia e reage com a água, sendo convertido 
em H+ e HCO3
- com o auxílio da enzima anidrase 
carbônica. O HCO3
- é transportado para o plasma e segue 
para os pulmões e o H+ se liga à Hb, formando HHb. 
 
 Dessa forma a Hb, além de sua principal função de 
transporte de O2 , atua como um tampão sanguíneo. 
Tampão Hemoglobina (Hb) 
 Todo o metabolismo aeróbio 
depende do fornecimento e 
transporte de O2 para as células 
que, no caso dos vertebrados, é 
realizado por uma proteína 
transportadora denominada 
hemoglobina (Hb). 
 
Hemácias 
Estrutura da Hemoglobina 
 
 A Hb dos seres humanos adultos é chamada de HbA e 
possui 4 cadeias polipeptídicas ou subunidades, duas 
cadeias α (141 resíduos de aminoácidos cada) e duas 
cadeias β (146 resíduos de aminoácidos cada), totalizando 
574 aminoácidos. 
 
Grupo 
 Heme 
A Hb possui um grupo Heme em cada uma de suas 
cadeias polipeptídicas que é o sítio de ligação com o O2. 
 
A cor vermelha do sangue deve-se ao grupo Heme. 
Uma molécula de Hb totalmente oxigenada contém 
quatro moléculas de O2 e é denominada oxi-
hemoglobina. 
 
A forma desprovida de oxigênio é chamada desoxi-
hemoglobina. 
Hemácia normal Hemácia falciforme 
Transporte de O2 no sangue 
 
 
 
 O ar que respiramos mistura-se com o gás já presente 
na traquéia, brônquios e subdivisões mais específicas 
das nossas vias aéreas pulmonares, sendo que uma 
parte desta mistura de gases é levada aos alvéolos em 
expansão. Nos alvéolos ele entra em contato com os 
capilares pulmonares que transportam sangue venoso 
(rico em CO2), ocorrendo a troca gasosa. 
 Na troca gasosa o O2 difunde do ar alveolar para o 
sangue que antes era sangue venoso e passa a ser 
arterial. 
 Conforme o O2 difunde-se do sangue para os tecidos, 
ocorre o ganho simultâneo de CO2, convertendo o sangue 
arterial em venoso. 
 
 O sangue venoso segue pelas veias indo em direção aos 
pulmões. 
Um transportador de O2 é necessário no sangue porque o 
O2 não é suficientemente solúvel no plasma sanguíneo 
para atender às necessidades do corpo. 
O O2 contido no sangue arterial é transportado de duas 
maneiras: como O2 dissolvido e, principalmente, na 
forma conjugada com a hemoglobina (HbO2) presente 
nas hemácias (glóbulos vermelhos). 
Transporte de CO2 dos Tecidos para os Pulmões 
De todo o CO2 produzido nos tecidos e que segue para os 
pulmões: 
 
~10% é transportado dissolvido no sangue (CO2d); 
 
~30% é transportado ligado à Hb HbCO2 (carbamino-
hemoglobina); 
 
~60% é convertido em HCO3
- no interior da hemácia. 
O CO2 é um dos produtos finais da respiração celular. A 
captação do CO2 produzido pelas células e seu 
transporte até os pulmões, onde participa da troca 
gasosa, é feito pelo sangue. 
* Estudar a Hemoglobina como Proteína 
Transportadora e como Tampão pelo 
esquema do caderno 
 Cada um dos sistemas tampões é discutido como se 
pudesse operar individualmente nos líquidos corporais. 
Todavia, eles, na realidade, trabalham em conjunto, visto 
que o hidrogênio é comum às reações químicas de todos 
os sistemas. 
 
 Por conseguinte, toda vez que alguma condição produzir 
alterações na concentração de íons H+, causará a 
alteração simultânea no equilíbrio de todos os sistemas 
tampão.