ph pka tampao - equação de henderson-hasselbach

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 - acidosepH 7,6 - alcalose6,8 > pH > 7,8 = risco de vida!

pH = -log[H+]

pH

Escala de pH

neutroácido básico

0 7 14

Ácidos e BasesConceito 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-

Ácidosácidos fortes - dissociam-se completamente

bases conjugadas fracasex.: HCl, HNO3

ácidos fracos - dissociam-se parcialmentebases conjugadas mais fortesex.: 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 númerosbem 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- / CO3

2- pKa = 10,4

- H3PO4 / H2PO4- pKa = 2,1

H2PO4- / HPO4

2- pKa = 7,2HPO4

2- / 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, oupela 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 1pH = pKa + 0pH = 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 TitulaçãoPonto de inflexãoocorre 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 enormecapacidade de tamponamentoExperimento de Swan & Pitts:Neste experimento, cães receberam uma infusão de 14 mmoles H+ por litro de água corpórea. Isto causouuma 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/lSobraram - 36 nmoles/lAbsorvido 13.999.964 nmoles/l !!!

Produção normal de ácido corporal:12 moles/dia CO20.1 moles/dia ácidos metabólicos

Alguns pKas de Importância Biológica

- H2CO3 / HCO3- pKa = 6,1

HCO3- / CO3

2- pKa = 10,4

- H3PO4 / H2PO4- pKa = 2,1

H2PO4- / HPO4

2- pKa = 7,2HPO4

2- / PO43- pKa = 12,3

- Histidina pKa = 6,0

- Ácido acético pKa = 4,8

- Ácido lático pKa = 3,86

Sistemas tampão mais importantes

Plasma:BicarbonatoHistidina (Hemoglobina)

Intracelular:FosfatoProteínas

Fluido extracelular:FosfatoBicarbonato

Composição do tampão do plasma %Bicarbonato/Ácido Carbônico 64Hemoglobina (His) 28Proteinas ácidas/ básicas 7Fosfato 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


+ H+ CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+

+ OH- CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+



Alterações do pH Sangüíneo

Causa metabólica: defeito primário = ácidos


Acidificação (acidose)

Causa respiratória: defeito primário = [CO2]


()pH, [HCO3-], ()CO2

()pH, [HCO3-], CO2

Alterações do pH Sangüíneo

Alcalinização (alcalose)

Causa respiratória: defeito primário = [CO2]


Causa metabólica: defeito primário = bases, remoção de 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

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