Aula #3 - pH e Tampão (Parte II)

o Olá pessoal nessa segunda aula sobre PH em soluções tampão nós vamos ver com maior profundidade Como funciona essa soluções que tem a capacidade de manter o PH inalterado mesmo quando se adicionam ácidos ou bases Rael nós vamos ver que existe um limite para adição de ácidos ou bases nessas soluções sem que haja alteração do PH Nós também vamos ver como é que funciona a relação da concentração do ácido fraco protonado e da sua base conjugada correspondente durante o processo de tamponamento então não esqueça de fazer suas anotações acompanha aula pelo protocolo disponível no livro

didático ou no material disponibilizado pelo seu professor e boa aula a entender um pouco mais sobre soluções tampão primeiro nós precisamos conhecer o conceito de potencial de ionização de uma substância ionizável como vocês já viram na aula anterior para toda reação química existe uma constante de equilíbrio A constante de equilíbrio de uma reação de dissociação de um ácido é chamada de que a mesma coisa que o cheque para qualquer reação genérica dessa forma se nós pegarmos uma reação de dissociação de um ácido genérico a constante de equilíbrio dessa reação ou o cá será igual a

o produto da concentração dos produtos base conjugada e o próton sobre o produto da concentração dos que nada mais é do que o ácido protonado desse conceito de constante de equilíbrio ácida deriva o conceito de potencial de ionização lembre-se que o PH é o logaritmo negativo da concentração de prótons de forma similar O pecado é uma substância que é o seu potencial de ionização é da sua constante de equilíbrio cá o PK representa a tendência que uma substância tem em doar prótons ou receber prótons Ou seja a tendência que uma substância tem de ser ácida

ou básica dessa forma nós podemos dizer que grupos de amizades que têm valores de pecar menor do que 7 são grupos ácidos ou seja liberam prótons quanto menor o valor do TK Mais forte será esse ácido ou seja com mais facilidade os prótons serão liberados no meio Em contrapartida para valores de pecar acima de sete o grupo ionizável é considerado um grupo básico ou seja receberá prótons da solução novamente quanto maior o valor do PK + básico será considerado esse grupo ionizável ou seja ter a maior tendência em capturar prótons do meio é importante dizer

que o potencial de ionização ou PK é um valor relativo a cada um dos grupos de organizáveis de uma substância se determinada molécula tem mais de um grupo ionizável ela terá mais de um valor de pecar e eu recebo com frequência perguntas do tipo Mas qual é a diferença entre PH e pecar então percebam o PH nada mais é do que a representação da concentração de prótons numa solução ou seja o valor do PH em uma solução é variável dependendo da concentração de prótons que existem nessa solução já o PK o potencial de ionização é

um valor fixo e determinado para cada grupo ionizável de uma substância o pecado determinado Nas condições padrão não varia Ele simplesmente disse determinado grupo ionizável de uma substância é ácido ou básico e agora que você sabe a diferença entre PH e pecar nós podemos ver uma reação bastante importante que relacione esses dois valores e que também leva em consideração a concentração do ácido protonado e da base conjugada desprotonada numa solução tampão eu estou falando da famosa equação de henderson-hasselbalch toma um pouquinho de tempo e observe com cuidado Quais são os parâmetros relacionados nessa equação o

PH concentração de prótons do meio o PK valor que determina se uma substância é ácida ou básica e o logaritmo da relação entre a concentração da base conjugada sobre a concentração do ácido protonado e o que essa equação nos diz é que se pegamos uma determinada substância com potencial de ionização conhecido pecar a conhecido e soubermos o PH em que essa substância se encontra nós podemos determinar Qual é a concentração de base conjugada em relação à concentração do ácido protonado vamos voltar o exemplo clássico da dissociação do ácido acético nós sabemos que o potencial de

ionização do ácido acético = 4,76 de nós utilizamos a fórmula de henderson-hasselbalch e supomos que este ácido acético está numa solução que tem PH igual a 4,76 isso vai nos dizer aqui blog da concentração da base conjugada sobre a concentração do ácido tornando vai ser igual a zero qual é o número cujo logaritmo na base 10 = 0 um Isso significa que a divisão entre a concentração da base conjugada e do ácido protonado tem que ser igual a 1 para isso acontecer Só existe uma possibilidade de matemática as duas concentrações tem que ser iguais em

resumo diz que quando o pH do meio é igual ao valor do potencial de ionização do ácido acético as concentrações de acetato desprotonado e as suas ético protonado tem que ser iguais ou seja metade das moléculas está pronto nada enquanto a outra metade das moléculas está desprotonada esse mesmo princípio é válido para qualquer grupo ionizável de qualquer outra substância portanto quando o pH do Meio for igual ao valor do PK de um grupo ionizável metade desse grupo ionizável vai estar na forma protonada enquanto a outra metade desse grupo eu usava vai estar na sua forma

de se protonado é exatamente nesse ponto aonde Metade dos grupos de alisar vezes está protonado e a outra metade que está desprotonado que nós temos a melhor eficiência de uma substância como solução tampão já que boa parte das moléculas podem repor os prótons perdidos enquanto a outra parte das moléculas pode capturar o excesso de prótons e você não lembra como funciona uma solução tampão dá uma olhadinha de novo na primeira aula então a verificar essa situação o ácido acético que tem pecar 4,76 está solubilizado numa solução com ph igual a 4,76 ou seja metade das

moléculas está na sua forma ionizada e a outra metade está na sua forma protonada nós podemos variar o PH dessa solução adicionando ácidos ou bases lembrem-se que o PH da solução nós conseguimos variar o pecado uma determinada substância é fixo então agora nós vamos começar adicionar um ácido forte nessa solução por exemplo ácido clorídrico você já viram como isso funciona o ácido clorídrico vai liberar todos os seus prótons no meio e a tendência é que a concentração de prótons a solução suba entretanto lembre-se que essa é uma solução tampão e nós temos metade das moléculas

na forma de base conjugado essas moléculas que estão na forma de base conjugada vão consumir o excesso de prótons e manter o PH inalterado obviamente nesse processo a concentração de bases conjugadas vai diminuir uma vez que a reação foi deslocada para a esquerda no sentido de protonação do ácido acético significa que agora ao invés de cinquenta por cento de ácidos a cinquenta por cento de acetato nós vamos ter por exemplo sessenta por cento e quarenta por cento aí você adiciona um pouquinho mais de ácido clorídrico a base conjugada vai consumir os prótons e acesso a

reação vai ser deslocado e você vai ter setenta por cento na forma de ácido protonado trinta por cento na forma de base conjugada Aí você continua adicionando o ácido clorídrico adiciona mais e adicionar mais um pouquinho que que vai acontecer vai chegar um momento em que toda a base conjugada vai ter sido consumida Ou seja a solução não tem mais como neutralizar o excesso de prótons que estará sendo inserido na solução a partir desse momento você vai adicionar uma gotinha de ácido clorídrico imediatamente a concentração de prótons vai subir muito rapidamente e o PH vai

cair muito rapidamente nós dizemos que nesse momento o tampão foi quebrado você adicionou tanto ácido clorídrico que consumiu toda a base conjugada portanto a solução não tem mais aquela capacidade de manter o PH inalterado o mesmo princípio Vale se você adicionar uma base forte a solução e como para situação Inicial o PH da solução é novamente 4,76 e que é igual o pecado as suas ético a metade das moléculas está na forma protonada e a outra metade está na forma desprotonado a gente adiciona hidróxido de sódio você já sabe os hidróxidos vão consumir os prótons

que estão em equilíbrio para formar a água para cada próximo for consumido a reação vai ser deslocada para a direita ou seja um próton vai ser liberado do ácido acético que estava protonado e vai gerar o próprio livre mais a sua base conjugada Então você adiciona um pouquinho de hidróxido de sódio a relação das concentrações entre o ácido protonado e o ácido desprotonado Agora não é mais disse cinquenta por cento e cinquenta por cento mas sim de quarenta por cento e sessenta por cento você continua adicionando hidróxido de sódio o ácido acético que estava na

sua forma protonada vai continuar mente sendo desprotonado para repor aqueles prótons que estão sendo consumidos a concentração do ácido protonadas vai diminuindo EA Concentração da base conjugada vai aumentando até o momento em que vocês volta todo o seu reservatório e você nesse momento você coloca uma gotinha de hidróxido de sódio e o PH sobe muito rapidamente porque a concentração de prótons vai cair muito rapidamente nessa situação Nós também dizemos que o tampão foi quebrado da mesma forma que havia sido quebrado Com Adição de Aço turismo só que dessa vez Com Adição de uma base forte

nos cursos o nome dizer que uma solução tampão eficiente numa faixa de PH que vai de mais ou menos um o valor do PK do grupo realizado que você está analisando Isso é o que a gente chama de faixa de tamponamento ou seja se o ácido acético eu tenho valor de p k = 4,76 a sua faixa de tamponamento vai de 3,76 até 5,76 Isso significa que dentro da faixa de tamponamento a relação entre acetato e ácido protonado será 10 para 1 ou 1 para 10 uma vez que o logaritmo na base 10 de 10

é igual a um e o logaritmo na base 10 de 0,1 é igual a menos o ou seja dentro da faixa de tamponamento você tem que ter pelo menos dez porcento do ácido na forma protonada ou então 10 por cento do ácido na forma desprotonado como base conjugada até agora nós vamos moléculas que tem apenas um grupo ionizável como por exemplo ácido acético cujo grupo realizável é o grupo carboxila entretanto existem substâncias que podem ter dois ou mais prótons ionizáveis é o caso por exemplo do ácido carbônico o aço carbônico tem dois prótons ionizáveis quando

o ácido carbônico perde o seu primeiro próton eles geram iam bicarbonato O bicarbonato por sua vez pode perder esse segundo próton para gerar o ion carbonato perceberam que na reação de ionização do primeiro próprio ionizável o ácido carbônico está agindo como um ácido fraco enquanto iam bicarbonato e a sua base conjugada correspondente na reação de ionização do segundo próprio O bicarbonato agora está agindo como ácido fraco e o ion carbonato é a sua base conjugada correspondente para cada uma dessas duas reações de ionização existe um valor de p k diferente o outro exemplo que acontece

com o ácido fosfórico o ácido fosfórico é uma substância que tem 3 prótons de unidades então para cada uma das três etapas de desprotonação existe um valor específico de pecar e ah moleque alto está naquele momento perdendo o próton vai ser considerado o ácido fraco para gerar a sua base conjugada correspondente um exemplo de substância que tem pelo menos dois grupos de amizades bastante distintos são os aminoácidos vocês já sabem que todos os aminoácidos tem ligados ao seu carbono Alfa um grupo carboxila ácido e um grupo Amino básico Além disso alguns aminoácidos ainda tem cadeias

laterais que possuem grupos de amizade Weiss que podem ser ácidos ou básicos nós vamos ver agora na prática Como funciona uma solução tampão que tem como componente em um desses aminoácidos que é a glicina então acompanha o experimento muito bem pessoal O que nós vamos fazer nesse experimento é o que a gente chama de curva de titulação de uma solução de glicerina uma curva de titulação nada mais é do que o a variação do PH de uma solução conforme você vai adicionando um ácido ou uma base Então o que nós vamos utilizar aqui é uma

solução de glicina na concentração de 0,1 mol por litro e o PH Inicial dessa solução é igual a 2,5 Então nós vamos pegar 10 ml dessa solução e colocar aqui dentro do erlenmeyer e é muito bem e essa curva de titulação nós vamos fazer com o material em agitação para homogenizar sempre a solução e agora nós vamos adicionar 5 gotas de indicador universal de PH e Vocês levam aqui na aula passada nós fizemos essa escala colorimétrica de PH essa escala que nós vamos usar para comparar a variação do PH da solução de glicerina então como

eu falei para vocês o PH Inicial dessa solução de medicina = 2,5 O que é muito próximo do PH 3 da nossa escala como vocês podem ver pela cor e agora que nós vamos fazer é adicionar uma solução de hidróxido de sódio 0,1 molar a essa solução de glicerina nós vamos adicionar de 1 ml e vão acompanhar a variação do PH é importante que você vai Anotando os valores do PH comparando com a nossa escala padrão ao longo de cada uma das adições de base nessa solução Bom vamos lá E aí é um ml e

continua inalterado o PH o próximo de 3 12 ml o BH continua inalterado há 8 meses e nos colocamos à 8 ml de hidróxido de sódio 01 molar e a gente pode perceber que o PH quase não vale ou o que eu vou fazer agora recolocar gota-a-gota ao invés de despejar um ml de uma vez eu vou colocar bem devagarzinho várias gotinhas de hidróxido de sódio até a gente vê o que acontece E aí Oi ó o velho e ver o que mudou de cor pessoal agora nós temos um PH próximo de 5 bom então

percebam que no começo do experimento eu tive que colocar 8 ml de solução de hidróxido de sódio e o PH praticamente ficou estável Isso significa que a glicina está atuando como uma solução tampão no momento em que a gente consome todos se tampão pequenas adições de hidróxido de sódio já são suficientes para mudar o PH significa que a gente quebrou o tampão então agora nós vamos adicionar mais umas gotinhas de hidróxido de sódio e ver o que acontece tão PH tá em cinco mais ou menos uma tinha umas gotinhas de hidróxido de sódio é uma

gotinha já deu uma variada é mais uma gotinha Eu já fui para 7 horas e mais algumas gotinhas Oi e o PH agora tá em aproximadamente 8 e como vocês podem ver aqui bom então agora nós estamos na segunda faixa de tamponamento da glicina O que nós vamos fazer é continuar adicionando hidróxido de sódio de novo de 1ml grandes quantidades e acompanhando a variação de PH bom então um ml U2 13 14 E aí 15 os seis estão vendo que o PH parou de variar de novo 7 há 8 19 os 10 10 ml pessoal

então vocês vem aqui a gente pode adicionar agora bastante quantidade de hidróxido de sódio e o pH Não vai variar tanto assim o que aconteceu aqui a gente acabou passando da nossa escala né então o PH que com certeza está agora acima de 10 muito bem esse é o experimento de hoje muito bem pessoal para gente interpretar o que foi observado nesse experimento primeiro a gente precisa ver a estrutura da glicina vocês já sabem a glicina é um aminoácido mais simples cuja cadeia lateral é apenas um átomo de hidrogênio mas a glicina possui dois grupos

de amizades o grupo carboxila e o grupo Amino ambos ligados ao seu carbono alfa o grupamento carboxila da glicina tempo p k = 2,3 enquanto que o seu grupo Amino tem o valor de p k = 9,6 é por isso que se nós observamos a curva de titulação da glicina nós podemos perceber que entre PH no valor de 1,3 e três vir e nós estamos dentro da primeira faixa de tamponamento relativa ao grupo carboxílico já que o PH Inicial daquela solução de glicina que nós usamos era aproximadamente 2,5 nós estamos bem no meio da faixa

de tamponamento do grupo carboxílico é por isso que a gente precisou adicionar muito hidróxido de sódio até que o PH começasse a variar vejam que uma vez quebrado o tampão relativo ao grupo carboxílico poucas gotas de hidróxido de sódio já fizeram o PH subir com bastante velocidade uma vez quebrado o tampão relativo ao grupo carboxílico ou seja entre as duas faixas de tamponamento a molécula de glicina encontra-se na sua formas do interior única Ou seja todos os Grupos carboxílicos estão com carga negativa Porque estão todos desprotonados enquanto todos os grupos a menos estão com carga

positiva Por que estão na sua forma protonada exatamente no meio do caminho entre essas duas faixas de tamponamento nós dizemos que a glicina atinge o seu ponto isoelétrico depois que nós quebramos a primeira faixa de tamponamento da glicina nós continuamos a diz o hidróxido de sódio e vocês viram que em determinado momento o PH parou novamente de variar quando atingiu o PH em torno de nove Isso significa que nós atingimos a segunda parte de tamponamento equipar quebrar essa faixa tamponamento a gente vai precisar adicionar muito hidróxido de sódio para que o PH passa de 10,6

ou seja para que saia da segunda faixa de tamponamento um exercício importante que vocês podem fazer olhando a curva de titulação da glicina é o seguinte determinar qual vai ser a forma molecular que será encontrada dependendo do PH do meio em que agressivo estiver presente ou seja como vai estar glicina e PH um Como vai estar Agrestina em PH 2,5 Como vai estar a glicina em PH 7 como vai estar a glicina iph9 e meio e como vai estar Agrestina em ph11 se você conseguir fazer esse pequeno exercício você vai ter entendido como funcionam as

soluções tampão muito bem pessoal antes de finalizar eu gostaria de mostrar para vocês a curva de tamponamento do ácido fosfórico O que você acha que é bastante importante porque ele que realiza o tamponamento do citoplasma de todas as células como eu já falei para vocês o ácido fosfórico um ácido que tem 3 prótons realizáveis para cada um desses prótons e ele sabe existe um valor de pecar próxima fosfórico tem uma faixa de tamponamento o que está dentro do PH fisiológico essa faixa de tamponamento está entre seis e oito uma vez que o pecado segundo o

próprio imunizável = 7 Isso significa que para manter o PH em torno da neutralidade dentro do citoplasma das nossas células o par ácido-base que faz estampamento tem que ser h2po 3 - e é o ácido fraco e um hpo3 menos dois que a sua base conjugada correspondente esse par ácido-base o que nós chamamos de tampão fosfato biológico E aí ele que mantém o PH das nossas células inalterado mantendo a homeostase e permitindo que as enzimas e demais componentes moleculares funcione corretamente dentro da célula bom então é isso Pessoal espero que vocês tenham aproveitado a aula

e até a próxima E aí [Música] E aí