Exercícios
1. Segel, Biochemical Calculations, Capítulo 1, Problema 1-19.
O Ka do ácido fraco HA é 1,6 x 10-6. Calcular:
a) O grau de ionização do ácido para uma solução 10-3 M.
b) O pH
2. Segel, Biochemical Calculations, Capítulo 1, Problema 1-26.
a) Indicar os componentes de um tampão acetato
b) Mostrar através de reações como o tampão acetato resiste a mudanças de pH quando se
adiciona íons OH- ou H+.
3. Ler no Capítulo 1 do livro INTRODUÇÃO À BIOQUÍMICA de Conn e Stumpf (tradução da
3a edição americana) o tópico TAMPÕES. Com base à esta leitura responder:
Quais os fatores que determinam a eficiência ou capacidade tamponante de uma solução?
4. Dispõe-se de solução de ácido acético e acetato de sódio ambas 0,1 M. Com estas duas
soluções, preparar os seguintes tampões acetato 0,1 M (pKa do ácido acético = 4,7):
a) pH = 3,7
b) pH = 5,7
5. Lehninger, Biochemistry, segunda edição, Capítulo 2, Problema 8.
a) Calcular a relação [HCO3-]/[H2CO3] no plasma sanguíneo em pH 7,4 (pKa = 3,77),
b) Calcular a relação [HPO42-]/[H2PO4-] no plasma sanguíneo (pKa = 7,20),
c) Qual dos dois pares ácido-base conjugados é o tampão mais eficiente em uma amostra de
plasma sanguíneo em um frasco fechado, sem espaço disponível para gases (totalmente
ocupado por líquido)?
5. Segel, Biochemical Calculations, Capítulo 1, Problema 1-52.
O plasma sanguíneo contém uma reserva ("pool") total de carbonato (essencialmente
HCO3- + CO2) de 2,52 x 10-2M.
a) Qual é a razão [HCO3-]/[CO2] e a concentração de cada componente do tampão
presente a pH 7,4?
b) Qual seria o pH se for adicionado 10-2 M de H+ sob condições tais que o aumento
da [CO2] não possa ser liberado?
c) Qual seria o pH se for adicionado 10
(mantendo-se assim a [CO2] original)?
-2
M de H+ e o excesso de CO2 eliminado
Considerar o pKa para o equilíbrio abaixo:
CO2 + H2O
HCO3- + H+, como sendo 6,1.
Ex. 1
a) O grau de ionização do ácido para uma solução 10-3 M
HA
H+
HA
H+
10-3 - x
x
+
A-
+
A-
Ka =
[H+] [A-]
[HA]
Ka= 1.6 x
10-6
Ka =
x
x2
10-3 - x
Existem 2 formas de resolver:
1. Como HA é um ácido fraco, o x é muito pequeno comparado com 10-3 e portanto pode-se
desprezar o x no termo [10-3 – x]:
x2
x2
-6
1.6 x 10
x = 4 x 10-5 M
Ka =
=
-3
-3
10
10
O grau de ionização =
[A-]
[HA]
4 x 10-5
x 100 =
10-3
2. Não desprezando o x no termo [10-3 – x]:
x2
x2
-6
1.6 x 10
Ka =
=
10-3
10-3
x2 = (1.6 x 10-6) (10-3 - x)
x2 = 1.6 x10-9 - 1.6 x 10-6 x
x2 + 1.6 x 10-6 x
Ex. 1 b)
-
1.6 x10-9 = 0
x=
x 100
= 4%
x = 4 x 10-5 M
-b ±b2 – 4ac
2a
x = 3.92 x 10-5 M ~ 4 x 10-5 M
O pH
pH= -log [H+]
pH= -log [4 x 10-5 ]
pH= -log 4 – log 10-5
pH= -0.6 + 5
pH= 4.4
Ex 2 a) Indicar os componentes de um tampão acetato
CH3COOH : doador de prótons (ácido conjugado)
CH3COO- : aceptor de prótons (base conjugada)
Ex 2 b) Mostrar através de reações como o tampão acetato resiste a
mudanças de pH quando se adiciona íons OH- ou H+.
OH-
CH3COOH
H2O
CH3COO-
OH- adicionado reage com o H+ proveniente
da dissociação de CH3COOH (doador de
prótons)
H+ adicionado reage com CH3COO- (aceptor
de prótons)
H+
Ex 3.
Quais os fatores que determinam a eficiência ou capacidade
tamponante de uma solução?
A eficiência ocorre dentro da zona de tamponamento, sendo máxima no pH=pK, onde temos
concentrações equimolares do doador e do aceptor de prótons.
pH
pK + 1
pK
pK - 1
OH- adicionado
A eficiência também depende da concentração do tampão.
Quanto mais concentrado a solução do tampão, maior será a sua eficiência em resistir à
alterações de pH.
Ex 4.
a) pH = 3,7
pH= pKa + log [A- ]
[HA]
CH3COOH
CH3COO- + H+
HAc
Ac-
-1= log [Ac- ]
[HAc]
1= log [HAc]
[Ac-]
pKa=4.7
pH= pKa + log [Ac- ]
[HAc]
3.7= 4.7 + log [Ac- ]
[HAc]
Ci x Vi = Cf x Vf
HAc: 0.1 M x 10 ml = Cf x (10 +1)ml
Cf = 0.091 M
Ac : 0.1 M x 1 ml = Cf x (10+1)ml
Cf = 0.0091 M
Ex 4.
[HAc] = 10
[Ac-]
[HAc]:[Ac-]
10 : 1
Concentrações finais: [HAc] = 0.091 M
[Ac-] = 0.0091 M
b) pH = 5,7
5.7= 4.7 + log [Ac- ]
[HAc]
1 = log [Ac- ]
[HAc]
1= log [Ac-]
[HAc]
[Ac-] = 10
[HAc]
[Ac-]:[HAc]
10 : 1
Ex 5. a) Calcular a relação [HCO3-]/[H2CO3] no plasma sanguíneo em pH 7,4
(pKa = 3,77).
pH= pKa + log [A- ]
[HA]
7,4= 3,77 + log [HCO3- ]
[H2CO3]
pH= pKa + log [HCO3- ]
[H2CO3]
3,63 = log [HCO3- ]
[H2CO3]
[HCO3- ]
= 4265,8
[H2CO3]
Ex 5. b) Calcular a relação [HPO42-]/[H2PO4-] no plasma sanguíneo (pKa =7,20)
7,4= 7,2 + log [HPO42- ]
[H2PO4-]
0,2= log [HPO42- ]
[H2PO4-]
[HPO42- ]
= 1,58
[H2PO4-]
Ex 5. c) Qual dos dois pares ácido-base conjugados é o tampão mais eficiente
em uma amostra de plasma sanguíneo em um frasco fechado, sem espaço
disponível para gases (totalmente ocupado por líquido)?
Espaço fechado: [HPO42-]/[H2PO4-] é mais eficiente.
O tampão [HCO3-]/[H2CO3] depende do CO2 gasoso que está em equilíbrio com o CO2 dissolvido na
solução.
CO2 + H2O
HCO3- + H+, pKa 6.1.
[HCO3- + CO2] = 2,52 x 10-2M.
pH= pKa + log [HCO3- ]
[CO2]
pH= pKa + log [A- ]
[HA]
a) Qual é a razão [HCO3-]/[CO2] e a concentração de cada componente do tampão
presente a pH 7,4?
7,4= 6,1 + log [HCO3- ]
[CO2]
[HCO3- ]
20
[CO2]
1
1,3 = log [HCO3- ]
[CO2]
x
2,52 x 10-2M
2,4 x 10-2M
x
2,52 x 10-2M
1.2 x 10-3M
21
21
[HCO3- ]
20
=
[CO2]
1
b) Qual seria o pH se for adicionado 10-2 M de H+ sob condições tais que o
aumento da [CO2] não possa ser liberado?
CO2 + H2O
[HCO3- ]
[CO2]
HCO3- + H+, pKa 6.1.
2,4 x 10-2M - 10-2M = 1,4 x 10-2M (0,014 M)
1.2 x 10-3M + 10-2M = 1,12 x 10-2M (0,0112 M)
pH= pKa + log [HCO3- ]
[CO2]
pH = 6,1 + log 1,4 x 10-2
1,12 x 10-2
c) Qual seria o pH se for adicionado 10
(mantendo-se assim a [CO2] original)?
pH= pKa + log [HCO3- ]
[CO2]
-2
pH = 6,1 + log 1,25
pH = 6,2
Lembrar que
pH < 6,8 : morte!!
M de H+ e o excesso de CO2 eliminado
pH = 6,1 + log 1,4 x 10-2
0,12 x 10-2
pH = 6,1 + log 11,66
pH = 7,16