PH e Tampões.

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1 pH e Tampões

2 O íon hidrogênio (H+) é o íon mais importante nos sistemas biológicos
A [H+] nas células e líquidos biológicos influencia a velocidade das reações químicas, a forma e função das enzimas assim como de outras proteínas celulares e a integridade das células A [H+] nas células e líquidos biológicos deve estar em torno de 0,4nM (0,4x10-9M) 80mM de íons hidrogênio são ingeridos ou produzidos pelo metabolismo por dia. nM = nanomolar = 10 –9M

3 Ácidos Conceito de Arrhenius:
Ácido é toda substância que em solução aquosa libera como cátion o íon hidrogênio (H+). Ex.: HCl + H2O  H3O+ + Cl- Conceito de Brönsted e Lowry: Ácido é um doador de prótons, um substância que pode transferir um próton para outra.

4 Bases Conceito de Arrhenius:
Base é toda substância que em solução aquosa se dissocia liberando ânion hidroxila (OH-). Ex.: NaOH + H2O  Na+ + OH- Conceito de Brönsted e Lowry: Base é um receptor de prótons. Um ácido pode transferir um próton para uma base. Ex.: NH3 + H2O  NH4+ + OH-

5 Ácidos aumentam a [H+] de uma solução aquosa e bases a diminuem
Ácidos e Bases CH3-COOH + H2O  CH3-COO- + H3O+ (base) (ácido) (íon hidrônio) O íon acetato é a base conjugada do ácido acético O ácido acético é o ácido conjugado do íon acetato O íon hidrônio é o ácido conjugado da água A água é a base conjugada do íon hidrônio Ácidos aumentam a [H+] de uma solução aquosa e bases a diminuem

6 Na água pura a [H+] é igual a [OH-] que é igual a 10-7
Dissociação da água e seus produtos iônicos H2O + H2O  OH H3O+ A água funciona tanto como ácido quanto como base [ H3O+] [OH -] [ H3O+] [OH -] Lei da ação das massas: Keq = = [H2O] [H2O] [H2O]2 Keq.[H2O]2 = Kw = [ H3O+] [OH -] = 10-14 Na água pura a [H+] é igual a [OH-] que é igual a 10-7 Kw = constante de ionização da água

7 Potencial hidrogeniônico (pH)
A [H+] de uma solução é quantificada em unidades de pH O pH é definido como o logaritmo negativo da [H+] pH = -log [H+] A escala de pH varia de 0 até 14, uma vez que qualquer [H+] está compreendida na faixa de 100 a

8 Escala de pH pH H3O+ (mols/L) OH- (mols/L) 100 = 1
100 = 1 10-14=0, 3 10-3 = 0,001 10-11=0, 7 10-7 = 0, 10-7=0, 10 10-10 = 0, 10-4=0,000 1 14 10-14 =0, 10-0=1

9 pH x Homeostasia Homeostasia é a constância do meio interno
Equilíbrio entre a entrada ou produção de íons hidrogênio e a livre remoção desses íons do organismo. O organismo dispõe de mecanismos para manter a [H+] e, conseqüentemente o pH sanguíneo, dentro da normalidade, ou seja manter a homeostasia . pH do Sangue Arterial pH normal Acidose Alcalose 7,0 7,4 7,8 Faixa de sobrevida

10 Alterações no pH Acúmulo de ácidos Perda de bases Aumento da [H+]
Acidose Queda do pH Escala de pH 7,4 Aumento do pH Alcalose Diminuição da [H+] Perda de ácidos Acúmulo de bases

11 Fontes de H+ decorrentes dos processos metabólicos
Metabolismo aeróbico da glicose Metabolismo anaeróbico da glicose Ácido Carbônico H2CO3 (H2O + CO2) Ácido Lático H+ Corpos Cetônicos Ácidos Ácido Sulfúrico Ácido Fosfórico Oxidação de Aminoácidos Sulfurados Oxidação incompleta de ácidos graxos Hidrólise das fosfoproteínas e nucleoproteínas Powers,S.K. e Howley, E.T., Fisiologia do Exercício, (2000), pg207 Fig11.3

12 pH dos Líquidos Corporais
Concentração de H+ em mEq/l pH Líquido Extracelular Sangue arterial x Sangue venoso x Líquido Intersticial x Líquido Intracelular x 10-3 a 4 x a 7.4 Urina x 10-2 a 1 x a 8.0 HCl gástrico

13 Potenciômetro mede [H+] diferença de potencial elétrico
Medidas de pH pHmetro Eletrométrico Potenciômetro mede [H+] diferença de potencial elétrico entre duas soluções Lavar o eletrodo e secar com papel absorvente Padronização feita com soluções de pH abaixo e acima do que vai ser medido Colorimétrico indicadores Indicador-H H+ Indicador + (Cor A) (Cor B)

14 Indicadores de pH Exemplos
Indicadores de pH são substâncias (corantes) utilizadas para determinar o valor do pH pH Exemplos Violeta de metila A Violeta Vermelho Azul de Tornassol Azul Vermelho Violeta Fenolftaleína incolor

15 ASPECTOS ADICIONAIS DOS EQUILÍBRIOS AQUOSOS
Água: excepcional habilidade em dissolver grande variedade de substâncias. Soluções aquosas encontradas na natureza: fluidos biológicos e a água do mar. Contêm muitos solutos. Muitos equilíbrios acontecem simultaneamente nessas soluções.

16 Os Sistemas Tampões Tampão » qualquer substância que pode, reversivelmente, se ligar aos íons hidrogênio. » Soluções formadas por um ácido fraco e sua base conjugada ou por um hidróxido fraco e seu ácido conjugado. Tampão + H H+Tampão TampãoH+ + OH H2O + Tampão

17 COMPOSIÇÃO E AÇÃO DAS SOLUÇÕES-TAMPÃO
Um tampão resiste ás variações no pH porque ele contém tanto espécies ácidas para neutralizar os íons OH- quanto espécies básicas para neutralizar os íons H+. As espécies ácidas e básicas que constituem o tampão não devem consumir umas às outras pela reação de neutralização. Exigência preenchida por um par ÁCIDO-BASE CONJUGADO ou CH3COOH / CH3COO- NH4+ / NH3

18 COMPOSIÇÃO E AÇÃO DAS SOLUÇÕES-TAMPÃO
Preparação Mistura de um ácido fraco ou uma base fraca com um sal do ácido ou da base. Ka = A constante de acidez ou constante de dissociação ácida ↑Ka ↑forte é o ácido

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21 Considerando-se um ácido fraco:
COMPOSIÇÃO E AÇÃO DAS SOLUÇÕES-TAMPÃO Considerando-se um ácido fraco: [H+], e em decorrência o pH, é determinado por dois fatores: O valor de Ka para o componente ácido fraco do tampão e a razão das concentrações do par ácido-base conjugado [HX] / [X-].

22 COMPOSIÇÃO E AÇÃO DAS SOLUÇÕES-TAMPÃO
Íons OH- são adicionados à solução-tampão: [HX] [X-] Quantidades de HX e X- no tampão são grandes comparadas com a quantidade de OH- adicionada, por isso a razão [HX] / [X-] não varia muito, tornando a variação no pH pequena.

23 COMPOSIÇÃO E AÇÃO DAS SOLUÇÕES-TAMPÃO
Íons H+ são adicionados à solução-tampão: [X-] [HX] Quantidades de HX e X- no tampão são grandes comparadas com a quantidade de H+ adicionada, por isso a razão [HX] / [X-] não varia muito, tornando a variação no pH pequena.

24 COMPOSIÇÃO E AÇÃO DAS SOLUÇÕES-TAMPÃO
Os tampões resistem mais eficazmente à variação de pH em qualquer sentido quando as concentrações de ácido fraco e base conjugada são aproximadamente as mesmas. A partir da equação: Quando as concentrações de ácido fraco e base conjugada são iguais, [H+] = Ka. Geralmente tentamos selecionar um tampão cuja forma ácida tem pKa próximo do pH desejado.

25 Mecanismos de Ação dos Tampões
1. Adição de ácido CH3-COOH + CH3-COONa + HCl 2CH3-COOH + NaCl 2. Adição de base CH3-COOH + CH3-COONa + NaOH 2CH3-COONa + H2O

26 Exemplos de Tampões Acetato CH3-COOH + CH3-COONa Bicarbonato
H2CO3 + NaHCO3 Fosfato H2PO NaHPO-4 NH4OH + NH4Cl Amônia

27 CAPACIDADE DE TAMPÃO E pH
Características de um tampão: CAPACIDADE pH

28 Depende da quantidade de ácido e base da qual o tampão é feito.
CAPACIDADE DE TAMPÃO É a quantidade de ácido ou base que um tampão pode neutralizar antes que o pH comece a variar a um grau apreciável. Depende da quantidade de ácido e base da qual o tampão é feito.

29 pH Depende de Ka para o ácido e das respectivas concentrações relativas de ácido e base que o tampão contém. Quanto maior as quantidades do par ácido-base conjugado, a razão de suas concentrações, e, conseqüentemente, o pH se tornam mais resistentes às mudanças.

30 Sistemas Primários Reguladores do pH
Os sistemas químicos de tampões ácido-base dos líquidos corporais; O centro respiratório, que regula a remoção de CO2 do líquido extracelular; Os rins, que agem reabsorvendo o bicarbonato filtrado ou eliminando o H+ pelo sistema tampão fosfato ou na forma de NH4+.

31 Os Sistemas Tampões do Organismo
Os principais sistemas tampões presentes no organismo, que permitem a manutenção da homeostasia, são: sistema bicarbonato sistema fosfato proteínas sistema da amônia

32 SISTEMA TAMPÃO ÁCIDO CARBÔNICO-BICARBONATO
SANGUE COMO UMA SOLUÇÃO-TAMPÃO Sistema tampão usado para controlar o pH no sangue. SISTEMA TAMPÃO ÁCIDO CARBÔNICO-BICARBONATO H2CO3/HCO3- : são um par ácido base conjugado.

33 SANGUE COMO UMA SOLUÇÃO-TAMPÃO
Equilíbrios importantes no sistema tampão ácido carbônico-bicarbonato: CO2: um gás que fornece um mecanismo para o corpo se ajustar aos equilíbrios. A remoção de CO2 por exalação desloca o equilíbrio para a direita, consumindo íons H+.

34 SANGUE COMO UMA SOLUÇÃO-TAMPÃO
Para que o tampão tenha pH de 7,4, a razão [base] / [ácido] deve ser igual a um valor de 20. 40/2=20 No plasma sangüíneo normal as concentrações de HCO3- e H2CO3 são aproximadamente de 0,024 mol / L e 0,0012 mol /L, respectivamente. 0,0012x20=0,024 O tampão tem alta capacidade para neutralizar ácido adicional, mas apenas uma baixa capacidade para neutralizar base adicional.

35 SANGUE COMO UMA SOLUÇÃO-TAMPÃO
Os principais órgãos que regulam o pH do sistema tampão ácido carbônico-bicarbonato são pulmões e rins. Alguns dos receptores no cérebro são sensíveis às concentrações de H+ e CO2 nos fluídos corpóreos. Quando a concentração de CO2 aumenta, os equilíbrios deslocam-se para a esquerda, o que leva à formação de mais H+. Os receptores disparam um reflexo para respirar mais rápido e mais profundamente, aumentando a velocidade de eliminação de CO2 dos pulmões e deslocando o equilíbrio de volta para a direita. Os rins absorvem ou liberam H+ e HCO3-; muito do excesso de ácido deixa o corpo na urina, que normalmente tem pH de 5,0 a 7,0.

36 Muito obrigada pela atenção!!!