UNIFESO - Engenharia Ambiental Prof. Edson Rodrigo Fernandes dos Santos. ÁGUA, ph E TAMPÕES

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Alice Fialho Santiago
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1 UNIFES - Engenharia Ambiental Prof. Edson Rodrigo Fernandes dos Santos ÁGUA, p E TAMPÕES

2 ÁGUA É uma substância essencial para o organismo. Todas as reações bioquímicas ocorrem em meio aquoso. É uma substância neutra. É capaz de dissolver grande parte das substâncias presentes em uma célula.

3 ÁGUA A água está presente em 75% do corpo humano.

4 Envelope de Van de Waals Van der Waals raio do = 1.2 Å Van der Waals raio do = 1.4 Å covalente Distância da Ligação = Å

5 180 Par de elétrons δ δ +

6 Diferença entre ligações e interações Ligação iônica C 3 C 3 Na Ponto de Fusão: C Ponto de Ebulição: C Ponto de Fusão: 324 C Ponto de Ebulição: 881,4 C

8 Ligação idrogênio δ+ δ+ δ - δ+ δ+ δ - δ+ δ - δ+ δ - δ+ δ+ δ+ R δ - X R δ+ X = eteroátomo, S, N δ+ Carga Parcial Positiva δ - Carga Parcial Negativa

9 δ + δ

10 Teoricamente previstos e confirmados espectroscopicamente estruturas do trímeroágua, tetrâmero, e pentâmero Ligações de hidrogênio entre moléculas de água organizadas na forma de gelo

11 Álcool e água Cetona e água Ácido Carbox. e água Amina e água Ligações peptídicas Moléculas precursoras de DNA

12 Condições para ocorrer Ligação idrogênio Conter eteroátomo com par de elétrons livres idrogênio ligado a heteroátomo C 3 C 3 C 3 C 3 C 3 N: C3 C 3 S S 3 C S

13 ΔG<0 - Processo espontâneo ΔG>0 Processo não espontâneo ΔG=0 - Equilíbrio

14 A água interage bem com solutos polares Desorganização das moléculas do sal ocasionando em um aumento de entropia!

15 Polaridade 3 C C 3 C 3 N 3 C C 3 C 3 Apolar C3 N Polar Aprótico C 3 S Polar Prótico

16 Moléculas hidrofóbicas Polares Moléculas hidrofílicas - Apolares Moléculas anfipáticas Polar e apolar

17 MISCELAS idrofílico cabeça de Grupo idrofóbico Grupo alquila Flickering Clusters Aglomerados de moléclas de água moléculas de água altamente ordenada forma "gaiolas" em torno das cadeias alquídicas hidrofóbicas

18 Dispersão de lipídios em água Aglomerados de moléculas lipídicas As cadeias alquídicas se reorganizam entre si e as moléculas de água,aumentando a entropia Cada molécula de lipídio são forçadas em torno das moléculas de água para se tornar altamente ordenada Todos os grupos hidrofóbicos são separados da água; conchas ordenada de moléculas de água é minimizada, e entropia é ainda maior Micelas

19 Micela Bicamada

20 Muitas ligações fracas juntas formam estruturas de grande estabilidade!!!

22 p 2 Cl + + Cl s íons são essenciais para as reações bioquímicas

23 Acidez Crescente Basicidade Crescente Um p igual a 7,0 implica em um número igual de íons + e - em solução. Um p menor que 7,0 indica uma solução com excesso de íons + (ácido). Um p maior que 7,0 indica uma solução com excesso de íons - ( básico).

24 Cálculo de p e p Pela definição de K w (produto iônico da água) tem-se a relação entre as duas atividades: K w = [ + ] [ - ] Ao aplicar logaritmos, obtém-se a relação entre p e p: pk w = p + p = 14

25 Cálculo de p e p Solução aquosa de ácido clorídrico (Cl) 0,1 mol L -1 Cl + + Cl - Dissocia-se totalmente p = -log [ + ] [ + ] = 0,1 mol L 1 Então: p = -log [0,1] = 1.

26 Cálculo de p e p Solução aquosa de Ácido Fórmico (C) 0,1 mol L Não dissocia-se totalmente constante de dissociação do ácido (K a ): K a = [ + ] x [C - ] [C]

27 Cálculo de p e p Solução aquosa de Ácido Fórmico (C) 0,1 mol L -1 Considerando: K a = 1, [A - ] é igual a x [A] = 0,1 considerando que praticamente não houve dissociação Se desprezarmos a ionização da água: [ + ] = [A - ] K a = [ + ] x [C - ] [C] 1, = [ + ] x [ + ] 0,1

28 Cálculo de p e p Solução aquosa de Ácido Fórmico (C) 0,1 mol L -1 1, = [ + ] x [ + ] 0,1 [ + ] = x = Através da definição de p, obtém-se: p = -log [ ] = 2,4

31 MAS CM?? Para regular o p intracelular a célula utiliza a química para ajudá-la. As células utilizam o que chamamos de SISTEMA-TAMPÃ. s sistemas-tampões são constituídos de um ácido fraco e sua base conjugada.

32 TERIA DE ARRENIUS Ácidos são compostos que em solução aquosa se ionizam liberando íons hidrogênio. Cl + + Cl - 2 Bases são compostos que em solução aquosa se ionizam liberando íons hidroxila. Na 2 Na + + -

33 TERIA DE BRÖNSTED-LWRY Ácidos são substâncias capazes de doar prótons. Bases são substâncias capazes de receber prótons.

34 TERIA DE LEWIS Ácidos são substâncias capazes de aceitar um par de elétrons. Bases são substâncias capazes de doarem um par de elétrons.

35 SISTEMAS TAMPÃ Para a definição de sistema-tampão devemos levar em consideração a teoria de ácido-base de Brönsted. Nela, a equação abaixo define a dissociação de um ácido genérico (A). A A- + +

36 SISTEMAS TAMPÃ s ácidos fortes são capazes de se dissociar completamente em meio aquoso. A A- + + s ácidos fracos se ionizam muito pouco em soluções aquosas e são encontrados na forma de equilíbrios. A A- + +

37 SISTEMAS TAMPÃ A A- + + s ácidos fracos quando em solução estão em um equilíbrio entre as concentrações de A, A - e de +. Este equilíbrio é regido por uma constante de equilíbrio denominada de K. K [ A ][ [ A] A constante K é conhecida como constante de dissociação ou de ionização, e no caso dos ácidos é chamada de Ka. ]

39 C 3 + N C - N 4 + Ácido Fraco Base Fraca Base Conjulgada

40 Como funciona a zona de tamponamento C 3 + N C - N 4 + Ácido Fraco Base Fraca Base Conjulgada Adição de ácido 3 C - N C 3 + N 4 + Base Conjulgada Ácido Fraco A formação do ácido fraco mantém o equilíbrio

41 á um pequeno aumento na [ + ] mesmo que uma grande parte seja captada pela base conjugada A -. Também ocorre um pequeno aumento na [A] e uma diminuição na [A - ]. Estas pequenas modificações permitem que Ka não se altere. 3 C - N C 3 + N Base Conjulgada Ácido Fraco C C

42 Adição de Base Analogamente ocorre o mesmo equilíbrio quando é adicionado - no meio. Este equilíbrio permite que a alteração nas concentrações tanto de + como de - em solução sejam pequenas quando comparadas à quantidade de ácido ou base que é adicionado ao meio. C N 4 3 C - N Ácido Fraco Base Conjulgada 3 C - N C 3 + N 4 + -

43 Mesmo o sistema tampão mantendo o p sem muitas alterações, grandes adições de álcalis ou de ácidos podem alterar drasticamente o p da solução. s sistemas tampão funcionam muito bem em uma determinada faixa.

44 Essa faixa se encontra no p onde há 50% de ácido conjugado e 50% da base conjugada. Esse ponto é denominado de pk.

45 TAMPÕES - DEFINIÇÃ São substâncias que em solução aquosa dão a estas soluções a propriedade de resistir às variações do seu p quando às mesmas são adicionadas quantidades relativamente pequenas de ácido ( + ) ou base ( - ).

46 TAMPÃ

47 TAMPÕES BILÓGICS ácido carbônico dissocia-se em bicarbonato e +. Este se encontra em equilíbrio com o C 2 dissolvido em água. As hemácias contém a enzima anidrase carbônica que acelera a transformação do C 2 em 2 C 3.

48 istidina pka 6,0 Tampão ideal é pka ± 1,0

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