Água, PH e Sistema Tampao

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Ana	Luiza	Azevedo	de	Paula	–	Odontologia		
	Água,	Ph	e	Sistema	Tampão		
					Aula	de	biomorfofuncional	1		
	
A	água	é	o	principal	componente	na	
maioria	das	células.	Cerca	de	70	%	do	
nosso	organismo	é	água,	e	em	alguns	
animais,	como	por	exemplo		a	água-
viva,	cerca	de	90	%	do	organismo	é	
composto	por	água	.	
Sendo	assim,	para	que	exista	vida,	a	
água	é	 fundamental	principalmente	
no	seu	estado	líquido	e	a	geometria	
da	 molécula	 de	 água	 e	 suas	
propriedades	como	solvente	tem	um	
papel	fundamental	na	determinação	
das	propriedades	dos	seres	vivos.	
A	molécula	de	água		é	formada	pelo	
grupamento	 de	 dois	 átomos	 de	
hidrogênio	e	um	átomo	de	oxigênio.	
A	 organização	 destes	 átomos	 no	
espaço,	 de	 forma	 não	 linear	 das	
ligações	 (pontes	 de	 hidrogênio)	
estabelece	 zonas	 positivas	 e	
negativas	 na	 molécula	 que	 assim	
forma	 um	 ângulo	 de	 104,5°,	
garantindo	 suas	 propriedades	
intrínsecas	 e	 fundamentais	 a	 vida,	
como	dito	anteriormente.		
	
Devido	esta	polaridade,	as	moléculas	
de	 água	 se	 organizam	 através	 da	
atração	mantida	entre	polos	opostos	
(+	com	–)	entre	moléculas	distintas.	
Isso	 permite	 uma	 forte	 atração,	
denominada	coesão	molecular,	que	
no	 estado	 líquido	 desta	 substância	
promove	alta	tensão	superficial.	
	
Polaridade	da	molécula	de	água		
		
A	 natureza	 polar	 de	 água	 é	 o	 que	
determina	 suas	 propriedades	 como	
solvente.	Essa	polaridade	se	deve	a	
distribuição	desigual	de	cargas.		
O	 átomo	 de	 oxigênio	 é	 mais	
eletronegativo	que	o	de	hidrogênio,	
ou	seja,	o	núcleo	do	oxigênio	atrai	os	
elétrons	envolvidos	na	ligação	O	-	H	
mais	 fortemente	 que	 o	 núcleo	 do	
hidrogênio.	 Essa	 propriedade	 é	
decisiva	 na	 polaridade	 da	molécula	
de	 água,	 uma	 vez	 que	 torna	 o	
oxigênio	 mais	 negativo	 (com	 os	
elétrons	 mais	 próximos)	 e	 o	
hidrogênio	 mais	 positivo	 (com	 os	
elétrons	mais	afastados).	Ou	seja,	a	
molécula	 de	 água	 é	 polar,	 sendo	 o	
oxigênio	 seu	 pólo	 negativo	 (2δ-,	 já	
que	 são	 dois	 elétrons	 a	 mais)	 e	 os	
hidrogênios	seus	pólos	positivos	(δ+,	
um	 elétron	 a	 menos	 para	 cada	
átomo).	
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A	 	 polaridade	 também	 garante	 à	
molécula	 de	 água,	 desempenhar	
importantes	 reações	 extra	 e	 intra-
celular,	 como:	 a	 solubilidade	 de	
outros	 compostos	 (proteínas,	
carboidratos,	 lipídios)	 na	 presença	
de	 água,	 sendo	 denominadas	
hidrofílicas,	 as	 que	 se	 dissolvem	na	
água	 e	 hidrofóbicas,	 as	 que	 não	 se	
dissolvem	 na	 água.	 Também	 age	
participando	de	reações	metabólicas	
(catabólicas	 ou	 anabólicas),	 que	
podem	ser	sínteses	por	desidratação	
(ligação	 peptídica	 entre	 dois	
aminoácidos	gerando	uma	molécula	
de	 água)	 ou	 quebra	 por	 hidrólise	
(hidrólise	da	Adenosina	Trifosfato	–	
ATP,	 para	 geração	 de	 “energia”	
Celular).	
ü Compostos	 icônicos	 ou	
polares	 serão	 solúveis	 em	
água.	
ü Compostos	 apolares	 serão	
insolúveis	 em	água	ou	 pouco	
solúveis	em	água.	
																				Ligações		
	
A	 ligação	 que	 prende	 os	 átomos	
dentro	de	uma	molécula	é	a	ligação	
covalente.		
Ligações	 covalentes	 são	 ligações	
fortes	 em	 que	 os	 átomos	 dos	
elementos	 químicos	 compartilham	
seus	 elétrons	 a	 fim	 de	 ficarem	
estáveis.	 	É	 um	 tipo	
de	ligação	química	 que	 ocorre	
entre	 átomos	 de	 hidrogênio,	
ametais	 e	 semimetais,	 com	 a	
finalidade	de	ficarem	estáveis.	
As	 forças	 de	 atração	 entre	 as	
moléculas	 são	 de	 natureza	 elétrica.	
Forças	 gravitacionais	 também	
existem,	mas	podemos	desprezá-las	
por	 serem	 muito	 menores	 do	 que	
as	forças	elétricas.		
As	 ligações	 são	 as	 forças	 exercidas	
para	 manter	 unidas	 duas	 ou	 mais	
moléculas.	 Elas	 correspondem	
a	ligações	 químicas	 que	 tem	 a	
função	 de	 unir	 ou	 repelir	 as	
moléculas	 de	 um	 composto.	 As	
forças	intermoleculares	provocam	
estados	 físicos	 diferentes	 nos	
compostos	químicos.	
Essas	forças	podem	ser	divididas	em	
dois	 tipos:	 forças	 de	Van	 der	
Waals	e	Ligação	de	Hidrogênio.	
Ligação	de	hidrogênio	ou	ponte	
de	hidrogênio		
Como	água	é	um	composto	polar,	o	
pólo	positivo	de	uma	molécula	atrai	
o	 pólo	 negativo	 de	 outra,	 o	 que	
resulta	 em	 uma	 atração	
eletrostática.	 Essa	 atração	 é	
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chamada	 ligação	 de	 hidrogênio	 (ou	
ponte	de	hidrogênio),	e	ocorre	entre	
átomos	de	hidrogênio	com	oxigênio,	
nitrogênio	 ou	 flúor.	 As	 ligações	 de	
hidrogênio,	apesar	de	serem	as	mais	
fortes	 entre	 as	 forças	 consideradas	
fracas,	são	bem	menos	estáveis	que	
as	ligações	covalentes,	prova	disso	é	
que	a	energia	de	dissociação	de	uma	
ligação	 de	 hidrogênio	 entre	
moléculas	 de	 água	 é	 cerca	 de	 23	
kJ/mol,	enquanto	que	a	da	ligação	O	
-	 H	 (covalente)	 da	 água	 é	 de	 470	
kJ/mol.	
	
Figura	32.	Ligação	de	hidrogênio	entre	duas	
moléculas	de	água	
Outra	 característica	 das	
ligações	 de	 hidrogênio	 é	 a	 rapidez	
com	 que	 elas	 se	 formam	 e	 são	
quebradas.	 A	 todo	 instante	
moléculas	de	água	estão	interagindo	
entre	 si,	 formando	 ligações	 de	
hidrogênio	que	duram	de	um	a	vinte	
picossegundos	 (1	 ps	 =	 10-12	 s).	
Quando	 uma	 ligação	 se	 quebra,	
imediatamente	outra	se	forma.	
Uma	 molécula	 de	 água	 pode	 fazer	
ligações	 de	 hidrogênio	 com	 até	
outras	quatro	moléculas,	mas	isso	só	
ocorre	 quando	 a	 água	 está	
solidificada.	
						Interação	de	Van	de	Waals	
	
A	 força	 de	 Van	 der	 Waals	
ou		interação	de	Van	der	Waals,	é	a	
soma	 de	 todas	 forças	 atrativas	 ou	
repulsivas,	 que	 não	 sejam	 forças	
devidas	 a	ligações	
covalentes	entre	moléculas	(ou	
entre	partes	da	mesma	molécula)	ou	
forças	 devido	 à	 interação	
eletrostática	de	ions.	
	
Existem	três	interações	distintas:	
	
ü força	 entre	 dois	dipolos	
permanentes	(Força	 de	
Keesom)	
ü força	 entre	 um	dipolo	
permanente	e	 um	 polo	
induzido	(Força	de	Debye)	
ü força	 entre	
dois	dipolos	instantaneament
e	 induzidos	 (Força	 de	
dispersão	London)	
As	 forças	 de	 van	 der	 Waals	
diferenciam-se	 das	ligações	 de	
hidrogênio		e	das	interações	dipolo-
dipolo	 por	 serem	 mais	 fracas	 em	
comparação	a	estas.	
									Interações	hidrofóbicas	
	
Interações	hidrofóbicas	são	um	tipo	
de	interação	intermolecular	no	qual	
compostos	 apolares	 sofrem	
consequências	 das	 ações	 dinâmicas	
dos	compostos	polares.	Isso	significa	
que	os	compostos	polares	interagem	
entre	si	e,	como	os	apolares	não	tem	
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qualquer	tipo	de	interação,	eles	são	
forçados	a	ficar	numa	condição	que	
"atrapalhe	 menos"	 a	 interação	 dos	
compostos	polares.	
	
	Como	 exemplo	 de	 compostos	
polares	temos	a	água.	Já	os	apolares	
temos	como	exemplo	os	compostos	
orgânicos	em	geral,	como	os	óleos.	
Moléculas	apolares	não	apresentam	
regiões	 carregadas	 capazes	 de	
induzir	atração	às	moléculas	de	água	
(polares)	e,	portanto,	são	insolúveis.	
Compostos	 hidrofílicos	 tem	
afinidade	 com	 a	 água	 e	 são	
considerados	solúveis.	
Todas	 essas	 ligações	 químicas	 se	
relacionam	 com	 propriedades	
biológicas.	Essas	forças	determinam	
dobramentos	 de	 proteínas	 ,	
participam	 da	 formação	 da	
membrana	 de	 células	 ,	 tudo	
depende	 dessas	 propriedades	 que	
são	bem	específica		de	moléculas	de	
agua	
Dissociação	de	água	e	escala	de	
pH		
	
Através	 	 dessa	 propriedade	 de	
ionização	da	agua	que	nos	 temos	a	
definição	de	pH	e	da	escala	da	escala	
do	pH.	
Conceitualmente,	 o	 pH	 é	 uma	
medida	 que	 expõe	 a	 concentração	
de	 íons	 de	 hidrogênio	 em	 uma	
solução.	
Se	 a	 gente	 aumentar	 uma	 unidade	
de	pH,	 significa	que	você	vai	 ter	10	
vezes	 mais	 a	 concentração	 de	
hidrogênio	e	se	a	gente	diminuir	uma	
unidade	de	pH,	significa	que	você	vai	
diminuir	10	vezes.	
Isso	 ocorre	 por	 que	 na	 química,	 os	
logaritmos	são	usados	para	calcular	
o	 pH,	 sendo	 assim	 uma	 função	
logarítmica.	
Essa	escala	de	pH	oscila	de	0	até	14,	
onde	7	é	considerado	neutro,	onde	
abaixo	de		7	são	as	soluções	ácidas,	e	
acima	de	7	vão	para	alcalinidade.	
Assim,	o	pH	servepara	nos	indicar	se	
uma	 solução	 é	 ácida,	 neutra	 ou	
básica.	 Esses	 valores	 podem	 ser	
medidos	de	forma	precisa	por	meio	
de	 um	 aparelho	
chamado	peagômetro.	
	
													Ácidos	e	bases		
O	 comportamento	 bioquímico	 de	
compostos	 naturais	 depende	 de	
suas	propriedades	acido-	básicas	
Arrhenius	(1884),	Bronsted-
Lowry	(1923)	 e	Lewis	(1923)	 foram	
os	 principais	 estudiosos	 que	
desenvolveram	 teorias	 acerca	 dos	
ácidos	 e	 bases.	 Eles	 tentaram	
explicar	 as	 características	 e	 os	
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principais	 comportamentos	 dessas	
funções.	
	
De	acordo	com	Arrhenius,	ácidos	são	
substâncias	que	em	solução	aquosa	
liberam	íons	positivos	de	hidrogênio	
(H+)	 através	 do	 processo	
de	ionização.	 As	 bases,	 na	 mesma	
condição,	 liberam	 íons	 negativos	
(OH-)	 por	 meio	 da	dissociação	
iônica.		
	
ü Ácido	são	substâncias	capazes	
de	 doar	 prótons.São	
subdividido	 em	 ácido	 forte	
onde	 há	 uma	 completa	
desassociação	 e	 ácido	 fraco	
onde	 a	 desassociação	 é	
parcial.		
ü Base	 são	 substâncias	 capazes	
de	receber	prótons.		
Ácidos	 e	 bases	 são	 considerados	
inversos	 quimicamente.	 Por	
exemplo,	 eles	 formam	íons	
opostos	e	 quando	 passam	 pela	
reação	 de	 neutralização,	 o	 pH	 do	
meio	 é	 estabilizado.	 Além	 dessa,	
outras	 características	 podem	 ser	
mencionadas:		
	
ü Estrutura	:	 Ácidos	 são	
moleculares,	 pois	 são	
formados	 a	 partir	 de	
uma	ligação	 covalente.	 Já	 as	
bases,	 além	 de	 moleculares	
podem	 ser	 iônicas,	 ou	 seja,	
formadas	por	ligação	iônica.	
	
ü Solubilidade:	 Os	 ácidos	 se	
dissolvem	facilmente	na	água,	
contudo	 a	 maioria	 das	 bases	
são	insolúveis.	 Há	 alguns	
casos	 específicos,	 como	 as	
bases	 de	 metais	 alcalinos	
(solúveis),	 metais	
alcalinoterrosos	 (pouco	
solúveis)	 e	 hidróxido	 de	
amônio	(solúvel).		
	
ü 	Condutividade	 elétrica	:	 Os	
ácidos	 são	 capazes	 de	
conduzir	 energia	 elétrica	
quando	 estão	 dissolvidos	 em	
água,	 assim	 como	 as	 bases	
moleculares.	
	
ü Indicadores	:	 Quando	 um	
indicar	 tem	 sua	 cor	
modificada	 em	 função	 do	
contato	com	um	ácido,	a	base	
é	capaz	de	 fazer	a	substância	
indicativa	 retornar	 a	 sua	 cor	
original	e	vice-versa.		
	
A	 manutenção	 da	 concentração	 de	
íons	H+	livres	nos	fluidos	corporais	é	
mantida	 dentro	 da	 estreita	 faixa	
fisiológica	 de	 35	 a	 45	 nanomolar.	
Portanto,	 se	 existe	 uma	 alta	
produção	 fisiológica	 de	 ácidos	 e	
bases	 e	 ao	 mesmo	 tempo	 há	 a	
necessidade	 de	 manter	 o	 pH	
constante,	a	existência	de	sistemas-
tampões	 nos	 fluidos	 biológicos	 é	
vital.		
Além	 disso,	 nosso	 organismo	 está	
exposto	a	diversas	variações	de	pH,	
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seja	 na	 dieta	 ou	 no	 ambiente.	
Embora,	 o	 metabolismo	 produza	
continuamente	 ácidos,	 o	 pH	 do	
fluido	 extracelular	 é	 normalmente	
mantido	dentro	de	limites	estreitos,	
entre	7,35	e	7,45	(Normal	=	7,40).		
Os	 ácidos	 produzidos	 pelo	
organismo	 são	 imediatamente	
tamponados	 por	 tampões	 intra-	 e	
extracelulares.	
																	Sistema	Tampão		
Uma	 solução	 tampão	 consiste	 na	
mistura	de	um	acido	fraco	e	sua	base	
conjugada.	
	
Ela	resiste	a	mudanças	de	pH	quando	
se	 adiciona	 pequenas	 quantidades	
de	ácidos	ou	bases	fortes.	
A	 solução	 tampão	 é	 considerada	
mantederas	 de	 pH,	 lembrando	 que	
ela	 tem	 o	 limite	 de	 ação	 que	 é	 o	
limite	de	 concentração	para	 aquela	
solução.	
O	 principal	 sistema	 tampão	 no	
organismo	 o	 mano	 é	 o	 sistema	
tampão	de	bicarbonato.	
Sistema	tampão	de	bicarbonato	
O	 sistema	 tampão	 constituído	
pelo	bicarbonato	(HCO3-)	e	 pelo	ácido	
carbônico	(H2CO3)	 tem	 características	
especiais	nos	líquidos	do	organismo.	
	O	 ácido	 carbônico	 (H2CO3)	 é	 um	 ácido	
bastante	fraco	e	a	sua	dissociação	em	íons	
hidrogênio	(H+)	 e	íons	 bicarbonato	é	
mínima,	 em	 comparação	 com	 outros	
ácidos.		
Quando	um	ácido	é	adicionado	ao	sangue,	
o	 bicarbonato	 do	 tampão	 reage	 com	 ele	
produzindo	um	sal,	 formado	com	o	sódio	
do	bicarbonato	e	ácido	carbônico.	O	ácido	
carbônico	 produzido	 pela	 reação	 do	
bicarbonato	 do	 tampão,	 se	 dissocia	 em	
CO2	e	água	e	é	eliminado	nos	pulmões.	
Quando	 uma	 base	 invade	 o	 organismo,	
o	ácido	 carbônico	(H2CO3)	 reage	 com	 ela,	
produzindo	bicarbonato	 e	 água.	 O	 ácido	
carbônico	 diminui.	 Os	 rins	 aumentam	 a	
eliminação	de	bicarbonato	ao	invés	do	íon	
hidrogênio,	reduzindo	a	 quantidade	 de	
bicarbonato	no	organismo,	para	preservar	
a	relação	do	sistema	tampão.	
Além	disso,	é	responsável	por	controlar	o	
pH	do	 sangue	no	plasma	que	 tem	que	 ta	
em	torno	da	neutralidade,	7.35	qate	745.	
Se	há	um	aumento	de	pH	acima	ou	baixo	
desses	 níveis,	 pode	 ocorrer	 acidose	 ou	
alcalose	que	são	incompatíveis	com	a	vida.	
ü Acidose:	 sangue	 com	 excesso	 de	
ácido	 ou	 pouca	 base,	 resultando	
em	ph	sanguíneo	baixo	
ü 	Alcalose:	 O	 sangue	 com	 excesso	
de	 base	 ou	 pouco	 ácido,	
resultando	 em	 um	 ph	 sanguíneo	
alto.		
Essas	 anormalidades	 causam	 alguns	
efeitos	 no	 corpo,	 como	 por	 exemplo	
náuseas	e		fadiga.	
	
Ana	Luiza	Azevedo	de	Paula	–	Odontologia		
Sistema	 de	 tamponamento		
salivar	
	
As	 glândulas	 salivares	 se	 localizam	 na	
região	 da	 face,	 e	 são	 responsáveis	 pela	
produção	e	secreção	da	saliva	na	cavidade	
oral.	A	saliva	é	uma	secreção	formada	90%	
por	 muco	 e	 10%	 por	 uma	 solução	 de	
ptialina.	
ü Função	do	muco:	A	secreção	mucosa	é	
rica	 em	 uma	 proteína	 denominada	
mucina,	 que	 também	 vai	 auxiliar	 no	
controle	de	pH	dos	ductos	salivares.	
ü Ptialina:	A	 secreção	 seroso	 é	 rica	 em	
ptialina,	que	é	uma	enzima	produzida	
pelas	 glândulas	 salivares	 e	 que	 vai	
atuar	 na	 cavidade	 oral,	 onde	 vai	 se	
iniciar	o	processo	de	digestão	química	
de	 carboidratos	 e	 amidos.	
	
A	 princípio,	 quando	 secretada,	 a	 saliva	 é	
inicialmente	 formada	 pelas	 secreções	
serosa	 e	 mucosa,	 ricas	 em	 ptialina	 e	
mucina,	 respectivamente.	 Porém,	 os	
ductos	salivares	tem	papel	 importante	na	
composição	iônica	da	saliva	e	consequente	
manutenção	do	pH	salivar	que		varia	entre	
6.8	 até	 7.3	 o	 que	 gira	 em	 torno	 da	
neutralidade.	
Durante	 a	 passagem	 da	 saliva	 pelo	 canal	
salivar,	 o	 epitélio	 do	 canal	 salivar	 vai	
controlar	 a	 composição	 iônica	 da	 saliva,	
permitindo	 a	 saída	 de	 cloreto	 (Cl-)	 e	 de	
sódio	 (Na*)	 e	 liberando	 a	 entrada	 de	
bicarbonato	 (HCO3-)	 e	 de	 potássio	 (K*).	
Desta	 forma,	 as	 glândulas	 salivares	 são	
responsáveis	pelas	secreções	enquanto	os	
ductos	 salivares	 são	 responsáveis	 pelo	
controle	das	composições	iônicas	salivares.	
	
Através	da	constante	do	valor	pk	a	gente	
consegue	estabelecer	a	força	de	ácidos	e	o	
grau	 de	 atuação	 do	 sistema	 de	
tamponamento.	
Nesse	 caso	 do	 sistema	 de	 bicarbonato,	
acima	 6.1	 temos	 mais	 atuação	 do	
bicarbonato,	 e	 acima	 de	 6.8	 temos	 a	
atuação	maior	do	fosfato.	
No	 sistema	 de	 tamponamento	 da	 saliva	
tem	 o	 sistema	 fosfato,	 bicarbonato	 e	 as	
mínimas	 	que	são	glicoproteínas	 salivares	
agentes	 protetores	 de	 mucosas	 e	
potenciais	 moléculas	 de	 adesão	 para	
microrganismos.	
No	caso	da	saliva,	o		tampão	bicarbonato	é	
mais	atuante	durante	o	dia,	ou	 seja,	está		
mais	presente	na	salivação	estimulada.	
Já	 o	 tampão	 fosfato	 é	 mais	 atuante	
durante	a	noite,	de	repouso.	
É	importante	a	escovação	durante	a	noite,	
por	que	o	tampão	fosfato	é	menos	efetivo.	
Referências:		
http://www.if.ufrgs.br/fis01038/biofisica/agua/agua.htm	
https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/quimica/acidos-e-bases	
https://www.ufrgs.br/leo/site_ph/bicarbonato.htm	
https://professor.ufrgs.br/sites/default/files/lucasalvares/files/poligrafo
_3_-_tampoes_biologicos_-.pdf