pH pKa tampao FG 2012

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Frederico Gueiros Filho
Formação:
Bacharelado em Biologia - UERJ
Mestrado em Genética - UFRJ
Doutorado - Harvard Medical School - EUA
Pós-doutorado - Harvard, Depto. MCB - EUA
Interesse de pesquisa:
Mecanismo da divisão bacteriana
- pH no plasma arterial/liq. extracelular = 7,35 - 7,45
- pH no plasma venoso = 7,31 - 7,41
- pH no liq. intracelular = 6,7 - 7,1
Homeostase do pH
- Tampões: fosfato (ATP), bicarbonato, histidina (proteínas)
pH 7,2 - acidose
pH 7,6 - alcalose
6,8 > pH > 7,8 = risco de vida!
pH = -log[H+]
pH
Escala de pH
neutro
ácido básico
0 7 14
Ácidos e Bases
Conceito de Bronsted-Lowry:
ácido - capaz de doar H+
base - capaz de receber H+
HA H+ + A-
NH4+ H+ + NH3
HCl H+ + Cl-
H2CO3 H+ + HCO3-
HOH H+ + OH-
Ácidos
ácidos fortes - dissociam-se completamente
bases conjugadas fracas
ex.: HCl, HNO3
ácidos fracos - dissociam-se parcialmente
bases conjugadas mais fortes
ex.: H3PO4, H2CO3, Ác. acético, etc.
[A-] [H+]
[HA]
Ka = 
Quanto maior Ka, mais ...... é o ácido !
forte
HA H+ + A-
Ka de ácidos fracos são números
bem pequenos
CH3-COOH = CH3-COO- + H+
0.0987 0.0013 0.0013
Espécies iônicas no equilíbrio: 
Ácido acético (CH3-COOH) 0.1M
Ka = 0.0013 x 0.0013 = 1,78 x 10-5
0.0987
pKa
pKa = - log Ka
pKa = -log 1,78 x 10-5 = 4,75
CH3-COOH Ka = 1,78 x 10-5 
Quanto maior o pKa, mais ...... é o ácido !
fraco
Alguns pKas de Importância Biológica
- Ácido acético pKa = 4,8
- Ácido lático pKa = 3,86
- Histidina pKa = 6,0
- H2CO3 / HCO3- pKa = 6,1
HCO3- / CO32- pKa = 10,4
- H3PO4 / H2PO4- pKa = 2,1
H2PO4- / HPO42- pKa = 7,2
HPO42- / PO43- pKa = 12,3
Tampão
- Capaz de prevenir grandes alterações de pH 
-Constituído por um ácido fraco e sua base conjugada
- Feito pela mistura de um ácido fraco com seu sal, ou
pela titulação de um ácido fraco com uma base forte
doa H+ recebe H+
Tampão
HA H+ + A- + H
+
HA H+ + A-
+ OH-
[A-] [H+]
[HA]
Ka = 
[A-] [H+]
[HA]
Ka = 
+ H+
Será que um tampão é capaz de absorver todo ácido
(ou base) que nele é adicionado?
HA H+ + A- HA H+ + A-




?
A equação dos tampões
pKa = - log + pH
[A-] 
[HA]
pH = pKa + log
[A-]
[HA]
(Eq. de Henderson-Hasselbalch)
[A-] [H+]
[HA]
Ka =
-log Ka = - log
[A-] 
[HA]
- log [H+]
(- log) -log Ka
[A-] [H+]
[HA]
= - log
(base conjugada)
(ácido)
pH = pKa + log
[A-] 
[HA]
Equação de Henderson-Hasselbalch
É só uma forma “metida a besta” de reescrever 
o equilíbrio de dissociação de um ácido fraco!!!
Uma maneira conveniente de visualizar a relação entre 
o pH de uma solução e as quantidades relativas de 
ácido e base conjugada presentes.
Usada para: 
- Estimar o pH de uma solução tampão feita por um 
ácido fraco e sua base conjugada.
- Estimar a proporção de ácido e base conjugados em 
um certo pH
Casos particulares
pH = pKa + log
[A-] 
[HA]
(Eq. de Henderson-Hasselbalch)
Se [A-] = [HA] : 
pH = pKa + log 1
pH = pKa + 0
pH = pKa
“Um ácido fraco está 50% dissociado num pH igual ao seu pKa”
Curva de Titulação
Faixa efetiva de 
tamponamento 
varia entre pKa-1 
e pKa+1
Curva de Titulação
Ponto de inflexão
ocorre em pH = pKa
[HA] = [A-]
Um tampão só é eficiente para manter pHs próximos do seu pKa !
ANIMACAO TAMPAO
http://www.chembio.uoguelph.ca/educmat/chm19104/chemtoons/chemtoons.htm
O corpo tem uma enorme
capacidade de tamponamento
Experimento de Swan & Pitts:
Neste experimento, cães receberam uma infusão de 14 
mmoles H+ por litro de água corpórea. Isto causou
uma queda do pH plasmático de 7.44 ([H+] = 36 
nmoles/l) para um pH de 7.14 ([H+] = 72 nmoles/l) . 
Isto significa um aumento da [H+] de apenas 36 
nmoles/l. 
Infundido 14.000.000 nmoles/l
Sobraram - 36 nmoles/l
Absorvido 13.999.964 nmoles/l !!!
Produção normal de ácido corporal:
12 moles/dia CO2
0.1 moles/dia ácidos metabólicos
Alguns pKas de Importância Biológica
- H2CO3 / HCO3- pKa = 6,1
HCO3- / CO32- pKa = 10,4
- H3PO4 / H2PO4- pKa = 2,1
H2PO4- / HPO42- pKa = 7,2
HPO42- / PO43- pKa = 12,3
- Histidina pKa = 6,0
- Ácido acético pKa = 4,8
- Ácido lático pKa = 3,86
Sistemas tampão mais importantes
Plasma:
Bicarbonato
Histidina (Hemoglobina)
Intracelular:
Fosfato
Proteínas
Fluido extracelular:
Fosfato
Bicarbonato
Composição do tampão do plasma %
Bicarbonato/Ácido Carbônico 64
Hemoglobina (His) 28
Proteinas ácidas/ básicas 7
Fosfato monoácido/diácido 1
O Tampão Bicarbonato
CO2 + H2O H2CO3
H2CO3 HCO3- + H+
(plasma)
SISTEMA ABERTO !
(pulmões) CO2 (gás)
CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+
CO2 + H2O HCO3- + H+
pKa = 6,1CO2 HCO3- + H+
O Tampão Bicarbonato
CO2 HCO3- + H+ pKa = 6,1
pH = 6,1 + log [HCO3
-] 
[CO2]
pH = 6,1 + log [HCO3
-] 
pCO2 x 0,03
(pCO2 em mm Hg)
Manutenção do pH Sangüíneo
CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+
+ H+ CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+ 
+ OH- CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+
CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+
CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+
Alterações do pH Sangüíneo
Causa metabólica: defeito primário = ácidos
CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+
Acidificação (acidose)
Causa respiratória: defeito primário = [CO2]
CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+
()pH, [HCO3-], ()CO2
()pH, [HCO3-], CO2
Alterações do pH Sangüíneo
Alcalinização (alcalose)
Causa respiratória: defeito primário = [CO2]
CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+
Causa metabólica: defeito primário = bases, remoção de H+
CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+
pH, [HCO3-], CO2
()pH, [HCO3-], ()CO2
Recursos na Web:
Animações sobre ionização de ácidos, preparação de tampões, curva de 
titulação (Inglês):
http://www.chembio.uoguelph.ca/educmat/chm19104/chemtoons/chemtoons
.htm
Tutoriais e animações sobre ionização de ácidos, preparação de tampões, 
curva de titulação (Inglês):
http://www.wwnorton.com/chemistry/tutorials/ch16.htm
Tutorial sobre pH, tampões e equilibrio ácido-básico com enfoque médico 
(Português):
http://www.projeto-biologico.arizona.edu/biochemistry/biochemistry.html
Planilha Excel para simulação de curvas de titulação (Inglês):
www.chem.vt.edu/chem-ed/simulations/titration-henderson-hasselbalch.xls