Roteiro de estudos 1- Água pH e tampão

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Bioquímica Aplicada à Farmácia 
Roteiro de estudos – Água, pH e soluções tampão 
1. Descreva a estrutura tridimensional da molécula de água. 
2. Qual é a relação entre as ligações de hidrogênio das moléculas de água e os seus altos pontos de fusão e 
de ebulição? 
3. Por que a água é o solvente ideal para as biomoléculas? 
4. O que são micelas? Explique como estas estruturas são formadas e quais forças atuam para manter a 
estrutura. 
5. Qual é o papel das interações fracas na estrutura de biomoléculas? Explique. 
6. Explique matematicamente por que soluções neutras apresentam pH 7. 
7. Considerando que para a água pura [H+] = 10-7 e o pH=7, calcule o pH das soluções aquosas dos 
seguintes ácidos e bases fortes. (Atenção!!! Avalie se a ionização da água irá ou não contribuir para 
quantidade de íons H+ ou HO- na solução). 
a) HCl 5 x 10-5 M 
b) NaOH 7 x 10-5 M 
c) HCl 1,5 x 10-3 
d) HCl 0,1 M 
e) KOH 2 x 10-2 M; 
f) KOH 2  108 M. 
g) HClO4 5  10
10 M; 
 
8. Calcule a concentração de íons hidrogênio, [H+], para cada uma das seguintes soluções: 
a) Plasma sanguíneo, pH 7,4 
b) Urina humana, pH 6,2 
c) Água Sanitária, pH 11,5 
 
9. No laboratório de um hospital, uma amostra de 10 mL de suco gástrico, obtida muitas horas depois de 
uma refeição, foi titulada com 0,1 M NaOH até a neutralidade; foram necessários 7,2 mL de NaOH. O 
estômago do paciente não continha nenhuma comida ou bebida, então se presume que não exista nenhum 
tampão presente. Qual era o pH do suco gástrico? 
 
10. Qual das soluções aquosas seguintes tem o menor pH: 0,1 M de ácido clorídrico (HCl), 0,1 M de ácido 
acético (CH3COOH, pKa = 4,86), 0,1 M de ácido fórmico (CH2O2, pKa= 3,75)? 
11. Compare um ácido forte e um ácido fraco quanto à tendência de ionização, Ka e pKa? 
12. A aspirina é um ácido com pKa=3,5; sua estrutura contém um grupo carboxila. Para ser absorvida pela 
corrente sanguínea, ela precisa passar através de uma membrana que reveste o estômago e o intestino 
delgado. Moléculas eletricamente neutras conseguem passar através das membranas muito mais 
facilmente do que as carregadas. Onde você acha que uma maior quantidade de aspirina seja absorvida: no 
estômago, onde o pH do suco gástrico é igual a 1, ou no intestino delgado, com pH em torno de 6? Por 
quê? 
13. Quais os fatores que determinam a eficiência ou capacidade tamponante de uma solução? 
14. Qual desses compostos seria o melhor tampão em pH 5,0: ácido fórmico (pKa = 3,8), ácido acético (pKa 
= 4,76) ou etilamina (pKa = 9,0)? Justifique brevemente sua resposta. 
15. Qual é a razão [CH3COO-]/[CH3COOH] em um tampão acetato em pH 5,0, considerando o equilíbrio 
ácido acético↔acetato tendo pKa= 4,76? 
16. Explique como o tampão acetato resiste a mudanças de pH quando se adiciona íons OH- ou H+ 
17. Calcule o pH de uma solução tampão preparada misturando-se 75 ml de ácido lático 1M e 25ml de 
lactato de sódio 1M. (obs: equilíbrio ácido lático↔lactato possui pka=3,86). 
18. O aminoácido glicina pode ser usado como o ingrediente principal de um sistema tampão em 
experimentos de bioquímica. O grupo amino da glicina, que tem pKa de 9,6, pode existir tanto na forma 
protonada quanto como base livre. 
(a) Em qual intervalo de pH a glicina pode ser usada como tampão efetivo devido ao seu grupo amino? 
(b) Em uma solução de 0,1 M de glicina em pH 9, qual a fração de glicina que tem os seus grupos amino na 
forma protonada? 
(c) Quanto de KOH 5 M deve ser adicionado em 1 L de uma solução de glicina de 0,1 M a pH 9,0 para mudar 
o pH para exatamente 10,0? 
(d) Quando 99% da glicina estão na forma protonada, qual é a relação numérica entre o pH da solução e o 
pKa do grupo amino? 
19. Imagine que você precisa preparar uma solução tampão de acetato. Você dispõe de solução de ácido 
acético e acetato de sódio, ambas 0,1 M. Sabendo que o pKa do ácido acético = 4,7: 
A) Como você prepararia uma solução tampão de pH 3,7 utilizando as soluções acima? 
B)Como você prepararia uma solução tampão de pH 5,7 utilizando as soluções acima? 
20. O plasma sanguíneo possui dois principais sistemas tampão: o tampão bicarbonato e o tampão fosfato. 
A) Calcular a relação [HCO3
-]/[H2CO3] no plasma sanguíneo em pH 7,4 (pKa = 3,77). 
B) Calcular a relação [HPO4
2-]/[H2PO4
-] no plasma sanguíneo (pKa = 7,20). 
C) Qual dos dois pares ácido-base conjugados é o tampão mais eficiente em uma amostra de plasma 
sanguíneo em um frasco fechado, sem espaço disponível para gases (totalmente ocupado por líquido)? 
21. O plasma sanguíneo contém uma reserva carbonato (HCO3
- + CO2) de 2,52 x 10
-2M. O pKa para o 
equilíbrio CO2 + H2O  HCO3
- + H+ é de 6,1. 
A) Qual é a razão [HCO3
-]/[CO2] e a concentração de cada componente do tampão presente a pH 7,4? B) 
Qual seria o pH se for adicionado 10-2 M de H+ sob condições tais que o aumento da [CO2] não possa ser 
liberado? 
c) Qual seria o pH se for adicionado 10-2 M de H+ e o excesso de CO2 eliminado (mantendo-se assim a [CO2] 
original)? 
22. Explique como a hiperventilação (respiração rápida e profunda) pode aumentar o pH sanguíneo e a 
como a hipoventilação (respiração lenta e superficial) pode diminuir o pH sanguíneo. 
23. Alguns distúrbios metabólicos podem levar a alterações no pH sanguíneo. Explique por que o 
bicarbonato sérico encontra-se baixo na acidose metabólica (p. ex., cetoacidose diabética) e elevado na 
alcalose metabólica (p. ex., vômitos intensos devidos a estenose pilórica).