Ácidos, bases e sistemas tampão Ionização da água A água pura tem uma baixa concentração de iões hidrónio (H 3 O + ) e uma igual concentração de iões hidróxido (OH - ) Os ácidos são dadores de protões (e.g. H 3 O + ) e as bases são aceitadores de protões (e.g. OH - ) 1
A escala de ph o ph é definido como o logaritmo do inverso da concentração de H + Relação de [H+], [OH - ] e o ph 2
Ácido Neutro Básico mais ácido concentração do ião (M) Substância ph NaOH 1M 14.0 Amoníaco 12.0 Água do mar 8.0 Sangue 7.4 Leite 7.0 Saliva 6.6 Sumo de tomate 4.4 Vinagre 3.0 Suco gástrico 1.5 HCl 1M 0 mais básico 3
Variação de ph e necessidade do seu controlo Metabolismo: grande nº de oxidações/reduções 4
É importante regular o ph da célula porque: 1. as biomoléculas possuem grupos ionizáveis que se comportam como ácidos ou como bases Reactividade química 5
É importante regular o ph da célula porque: 1. as biomoléculas possuem grupos ionizáveis que se comportam como ácidos ou como bases 2. o controlo do ph assegura que os grupos se encontrem na forma iónica (protonizada ou não-protonizada), adequada à sua função estrutura interacção 6
Metabolismo produz continuamente substâncias acídicas - em maior quantidade: H CO 2 3 (ác. carbónico) - mas também: ácido láctico, l ceto-ácidos cidos - é necessário remover H + continuamente - é necessário manter o ph das células e fluidos intersticiais Tem que haver sistemas Tampão 7
Por exemplo, o que se passa no sangue? ph sangue: 7,35 (venoso) - 7,45 (arterial) ( ph < 7,35 ph > 7,45 Acidose coma Alcalose tétano ph incompatível com a vida: ph 7,0 ph 7,8 O sistema bicarbonato é o principal tampão do sangue 8
Sistemas tampão Dissociação de ácidos e bases: Os ácidos e as bases fortes dissociam-se completamente na água: HCl + H 2 O Cl - + H 3 O + Cl - é a base conjugada do HCl H 3 O + é o ácido conjugado of H 2 O 9
O ácido acético é um ácido fraco Os ácidos fracos e as bases não se dissociam completamente em H 2 O ácido conjugado K a = [CH 3COO - ] [H + ] [CH 3 COOH] base conjugada = 1.76 x 10-5 M pk a = log 1 K a = 4.8 10
- voltando à dissociação dum ácido fraco: K a HA H + + A - K a = [H+ ] [A - ] [HA] [HA] [H + ] = K a [A - ] - log [H + ] = -log K a - log [HA] [A - ] ph pka ph=pka + log [A - ] [HA] equação de Henderson Hasselbach A equação de Henderson-Hasselbalch: ph=pka + log [A - ] [HA] Define o ph duma solução em termos de: (1) O pk a do ácido fraco (2) As concentrações do ácido fraco [HA] e da base conjugada [A - ] 11
Curva de titulação do ácido acético (CH 3 COOH) As curvas de titulação permitem determinar os valores de pk a ph=pka + log [A - ] [HA] Curva de titulação do ácido fosfórico (H 3 PO 4 ) 12
Ácidos e bases fracas noção de TAMPÃO (solução que resiste a mudanças de ph) 1. adição de um ácido 2. adição de uma base 13
A capacidade de tamponização é a capacidade que uma solução tem de resistir a mudanças de ph A maior capacidade de tamponização ocorre quando: ph solução = pk a do tampão Neste ponto: [ácido fraco] = [base conjugada] A capacidade de tamponização é geralmente a valores de ph iguais a pka ± 1 unidade de ph pk a do par ácido cido-base 14
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s s fluidos biológicos s s funções enzimas com s óptimos de ph: Fluido Plasma sanguíneo Citossol (cél.fígado) Lisossomas (fígado) Suco gástrico Suco pancreático ph 7.4 6.9 <5.0 1.5-3.0 7.8-8.0 necessidade de sistemas tampão para manter o ph dentro de limites estreitos Efeito de variações do ph sanguíneo neo na saúde humana: 8.2 morte por tetania 7.8 alcalose ph 7.4 variação normal 7.0 acidose morte por coma 6.6 16
pk a e anestésicos locais - a transmissão do impulso nervoso ocorre sob a forma dum potencial de acção, que envolve um influxo de Na + para o interior do axónio do nervo o bloqueio é feito através do lado do citossol 17
- muitos anestésicos locais têm esta estrutura genérica: H grupo aromático ligação éster ou amida cadeia intermediária H grupo amina grupo ionizável: NH 3 + NH 2 + H + AH + - forma protonada A: - forma sem carga (injecção) Fluido extracelular (ph mais alto) canal de sódio Fluido intracelular (ph mais baixo) 18
Hiato aniónico 19
O fluido extracelular é electroneutro, i.e., [cargas positivas] = [cargas negativas] [Na + ] + CNM = [Cl - ] + [HCO 3- ] + ANM CNM catiões não medidos (ex., K +, Ca 2+, algumas gama-globulinas) ANM aniões não medidos (ex., albumina, sulfato, fosfato, lactato) Hiato aniónico: HA = ANM - CNM = [Na + ] ([Cl - ] + [HCO 3- ]) Hiato aniónico HA = ANM - CNM = [Na + ] ([Cl - ] + [HCO 3- ]) valor normal: 9-16 meq/litro HA elevado: produção excessiva de um ácido endógeno (ex: cetoacidose, acidose láctica, acidose urémica) ou adição de um ácido exógeno (ex: intoxicação por metanol, que é metabolizado a ácido fórmico) 20