Homeostase do ph. Ácidos e Bases. HA H + + A - HCl H + + Cl - H 2 CO 3 H + + HCO H + + NH 3. Escala de ph

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1 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 Homeostase do ph - 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 ph 7,2 - acidose ph 7,6 - alcalose 6,8 > ph > 7,8 = risco de vida! - Tampões: fosfato (ATP), bicarbonato, histidina (proteínas) ph ph = -log[h + ] Escala de ph ácido básico neutro Conceito de Bronsted-Lowry: ácido - capaz de doar H + base - capaz de receber H + Ácidos e Bases HA H + + A - HCl H + + Cl - H 2 CO 3 H + + HCO - 3 HOH H + + OH - NH 4 + H + + NH 3

2 Ácidos ácidos fortes - dissociam-se completamente bases conjugadas fracas ex.: HCl, HNO 3 ácidos fracos - dissociam-se parcialmente bases conjugadas mais fortes ex.: H 3 PO 4, H 2 CO 3, Ác. acético, etc. HA H + + A - K a = forte Quanto maior K a, mais... é o ácido! K a de ácidos fracos são números bem pequenos Ácido acético (CH 3 -COOH) 0.1M Espécies iônicas no equilíbrio: CH 3 -COOH = CH 3 -COO - + H K a = x = 1,78 x pk a pk a = - log K a CH 3 -COOH K a = 1,78 x 10-5 pk a = -log 1,78 x 10-5 = 4,75 fraco Quanto maior o pk a, mais... é o ácido! Alguns pk a s de Importância Biológica - Ácido acético pk a = 4,8 - Ácido lático pk a = 3,86 - Histidina pk a = 6,0 -H 2 CO 3 / HCO - 3 pk a = 6,1 HCO 3- / CO 2-3 pk a = 10,4 -H 3 PO 4 / H 2 PO - 4 pk a = 2,1 H 2 PO 4- / HPO 2-4 pk a = 7,2 HPO 2-4 / PO 3-4 pk a = 12,3

3 Tampão doa H + recebe H+ - 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 Tampão HA H + + A - + H + HA H + + A - + OH - HA H + + A - HA H + + A - Será que um tampão é capaz de absorver todo ácido (ou base) que nele é adicionado? K a = + H + K a =? [H + ] K a = A equação dos tampões pk a = - log ph = pk a + log (Eq. de Henderson-Hasselbalch) (- log) -log K a = - log -log K a = - log [A- ] - log [H+ ] + ph (base conjugada) (ácido) Equação de Henderson-Hasselbalch ph = pk a + log 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

4 Casos particulares (Eq. de Henderson-Hasselbalch) Se = : ph = pk a + log Curva de Titulação ph = pk a + log 1 ph = pk a + 0 ph = pk a Um ácido fraco está 50% dissociado num ph igual ao seu pk a Ponto de inflexão ocorre em ph = pk a = Curva de Titulação ANIMACAO TAMPAO Faixa efetiva de tamponamento varia entre pka-1 e pka+1 Um tampão só é eficiente para manter phs próximos do seu pka!

5 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. Produção Infundidonormal de ácido nmoles/l corporal: Sobraram - 36 nmoles/l 12 moles/dia CO Absorvido nmoles/l!!! 0.1 moles/dia ácidos metabólicos Alguns pk a s de Importância Biológica -H 2 CO 3 / HCO - 3 pk a = 6,1 HCO 3- / CO 2-3 pk a = 10,4 -H 3 PO 4 / H 2 PO - 4 pk a = 2,1 H 2 PO 4- / HPO 2-4 pk a = 7,2 HPO 2-4 / PO 3-4 pk a = 12,3 - Histidina pk a =6,0 - Ácido acético pk a = 4,8 - Ácido lático pk a = 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 CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H 2 CO HCO H + CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 HCO 3- + H + CO 2 + H 2 O HCO 3- + H + (plasma) CO 2 HCO 3- + H + pk a = 6,1 (pulmões) CO 2 (gás) SISTEMA ABERTO!

6 O Tampão Bicarbonato Manutenção do ph Sangüíneo CO 2 HCO 3- + H + pk a = 6,1 ph = 6,1 + log [HCO 3 - ] [CO 2 ] CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 HCO 3- + H + + H + CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 HCO 3- + H + ( p CO 2 em mm Hg) ph = 6,1 + log [HCO 3- ] p CO 2 x 0,03 + OH - CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 HCO 3- + H + Alterações do ph Sangüíneo Acidificação (acidose) Causa metabólica: defeito primário = ácidos CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 HCO 3- + H + ( )ph, [HCO 3- ], ( )CO 2 Causa respiratória: defeito primário = [CO 2 ] ( )ph, [HCO 3- ], CO 2 Alterações do ph Sangüíneo Alcalinização (alcalose) Causa respiratória: defeito primário = [CO 2 ] ph, [HCO 3- ], CO 2 Causa metabólica: defeito primário = bases, remoção de H + CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 HCO 3- + H + ( )ph, [HCO 3- ], ( )CO 2

7 Recursos na Web: Animações sobre ionização de ácidos, preparação de tampões, curva de titulação (Inglês): Tutoriais e animações sobre ionização de ácidos, preparação de tampões, curva de titulação (Inglês): Tutorial sobre ph, tampões e equilibrio ácido-básico com enfoque médico (Português): Planilha Excel para simulação de curvas de titulação (Inglês):