Aula #2 - pH e Tampão (Parte I)

o Olá pessoal nessa primeira aula nós vamos falar sobre dois assuntos bastante importantes em bioquímica primeiro nós vamos começar falando sobre PH e logo em seguida nós vamos ver o que que são as soluções tampão como sempre a aula vai começar com uma pequena introdução teórica seguida dos experimentos Não esqueça de acompanhar Os experimentos através dos protocolos que estão disponíveis no livro didático ou no material que eu sou professor disponibilizou esse assunto devido à sua importância vai ser dividido em duas aulas estão Não esqueça de fazer suas anotações acompanhe os vídeos e boa aula 1

é muito bem antes de falar propriamente dito sobre o tema PH Mas precisamos fazer uma breve consideração sobre o que são consideradas substâncias ácidas e substâncias básicas Existem várias definições para se classificar uma substância como ácida ou básica para nós em bioquímica a definição mais importante é aquela proposta por bronsted-lowry segunda essa definição são consideradas substâncias ácidas qualquer substância que quando ionizado libera prótons e são consideradas substâncias básicas qualquer substância que quando ionizada captura prótons uma outra definição importante que nós precisamos conhecer é o que são considerados ácidos fracos e ácidos fortes e os ácidos

fortes são aqueles ácidos que quando em solução ionizam-se completamente ou seja liberam todos os seus prótons a solução já usasse Os fracos são aqueles que quando em solução ionizam-se parcialmente ou seja parte dos prótons permanece ligado a molécula independentemente do tipo de ácido seja ele forte ou fraco toda vez que um ácido é ionizado ou seja toda vez que um ácido libera os seus prótons ele gera além do próprio liberado o que nós chamamos de base conjugada nós podemos ver nos exemplos aqui que o ácido clorídrico quando eu usado além do próton libera também a

sua base conjugada que o ião cloreto é para internação do ácido clorídrico é uma reação unidirecional ou seja segue apenas um sentido da dissociação uma vez que ele é um azul forte e portanto todos os prótons são liberados quando essa molécula ionizada já o ácido acético é um ácido fraco e portanto parte dos prótons permanece ligado na forma de ácido acético e quando desprotonado o ácido acético gera a sua base conjugada que a união acertar é para em que a reação de dissociação do ácido acético é uma reação que vai nas duas direções ou seja

tanto no sentido de desprotonação quanto no sentido de protonação da moleca e agora que nós revisamos O que são substâncias ácidas e substâncias básicas O que são ácidos fracos e ácidos fortes vamos dar uma olhada em como ocorre a reação de dissociação ou ionização das moléculas de água percebo que nós temos aqui duas moléculas de água agindo como reagentes formando como produtos os rios hidróxido e hidroxônio o que está acontecendo nessa reação é que uma das moléculas de água do um próton para a outra molécula de água ou seja aquela molécula de água que perde

o seu prótons está se comportando como uma substância ácida enquanto aquela molécula de água que recebe o próton está se comportando como uma substância básica a água Portanto tem esse caráter anfótero hora se comporta como a substância ácida hora que se comporta como uma substância básica uma coisa importante nós devemos lembrar aqui não existem prótons livres na natureza ou em solução sempre que uma substância ácida encontra-se em meio aquoso ou seja na presença de água o próton que essa substância Pode liberar vai ser capturado por uma molécula de ADN e agindo como base formando Portanto

o íon hidroxônio dessa forma quando dizemos que brotam e liberado no meio estamos usando uma simplificação para facilitar a escrita das nossas reações então podemos escrever a reação de ionização da água dessa forma mais simplificada uma molécula de água gerando um hidróxido e e próton e o outro conceito que eu gostaria de revisar com você seu conceito de equilíbrio químico mas o que isso o conceito de constante de equilíbrio toda reação química independente do tipo que ela seja vai ter sempre uma constante de equilíbrio então se nós considerarmos uma reação genérica por exemplo A e

B como reagentes gerando C e B como produtos nós podemos dizer que a constante de equilíbrio dessa reação genérica é definido pelo produto da concentração dos produtos sobre o produto da concentração dos reagentes nós podemos aplicar Esse princípio da constante de equilíbrio para qualquer reação química Então vamos ver como é que ficaria a constante de equilíbrio para a reação de ionização da água então aqui está a reação simplificada de ionização da água se nós aplicarmos a fórmula da constante de equilíbrio nós vamos ter que a constante de equilíbrio de ionização da água é o produto

da concentração dos produtos hidróxidos e próprio sobre o produto da concentração dos reagentes nesse caso Nós só temos um reagente portanto a concentração de água é determinada a constante de ionização da água pode ser determinada experimentalmente em laboratório e Esse valor já é conhecido é igual a 1,8 x 10 a menos 16 mol por litro mas podemos determinar Qual é a concentração de água em Água Como assim nós queremos saber quantos mols de água existem em 1 l de água parece confuso mas basta mais pegar 1000ml pegou a 1 litro e dividirmos porque as molecular

da água que é igual a 18 vai dar um valor igual a 55,56 5 mol ou seja se você tiver um litro de água pura você vai ter 55,56 5 mols de água colocando esses valores já conhecidos na fórmula do equilíbrio químico de ionização da água nós vamos ter a seguinte equação e a concentração de hidróxido vezes a concentração de próximos vai ser igual a 1 x 10 a -14 mol por litro bom como vocês percebem olhando a própria reação para cada molécula de água ionizada nós vamos ter quantidades iguais de hidróxido e prótons sendo

formados Isso significa que as concentrações de hidróxidos e prótons serão iguais quando a reação atinge o equilíbrio se o produto de dois valores iguais = 10 a -14 mol por litro qual deve ser o valor que vezes ele mesmo vai dar 10 a -14 a resposta é dez a menos 7 mol por litro Ou seja quando a reação de ionização da água atinge o equilíbrio as concentrações de íons hidróxidos e prótons serão iguais a 10 a menos 7 mol por litro considerando sempre que nós estamos falando da reação da água pura sem nenhum tipo de

soluto dissolvido e no começo do século 20 um pesquisador chamado Store sim decidiu simplificar a forma como nós precisamos a concentração de prótons em soluções ele define o que a concentração de prótons de uma solução pode ser determinada através de um parâmetro que ele chamou de potencial hidrogeniônico ou pH e o PH de uma determinada solução passou a ser expresso como o logaritmo negativo da concentração de prótons nessa solução portanto como nós vimos que a água cura quando atinge-se o equilíbrio tem uma concentração de prótons igual a 10 a menos 7 molar significa que o

PH da água pura será igual a 7 e é por isso que esse valor 7 é considerado o PH de outro porque considera apenas água sem nenhum tipo de soluto dissolvido em e reparem que escala de PH é diretamente relacionada à concentração de prótons no meio de uma forma inversa e logarítmica portanto quando a concentração de prótons uma solução sob o PH 10 e para que o PH de uma solução varia um ponto a concentração de próton nessa solução tem que variar 10 vezes dessa forma se nós considerarmos por exemplo o PH do estômago que

a cerca de dois e o PH do intestino que aproximadamente 8 nós temos uma diferença de seis pontos de BH mas temos uma diferença de um milhão de vezes a concentração de prótons que é maior no estômago do que o intestino e considerando portanto que eu ph7 equivalente a água pura é considerado o PH neutro toda a solução que tiver concentrações de prótons maiores O que é da água portanto PH menor será considerado uma solução ácida Em contrapartida toda solução que tiver concentrações de próprio menores do que a da água pura portanto um PH maior

do que sete será considerada uma solução básica e antes da gente Partiu para o nosso primeiro experimento eu preciso explicar para vocês o que são substâncias indicadoras de PH nada mais são do que ácidos fracos que mudam de cor e em determinados valores de PH numa solução existe uma série de substâncias que tem essas características se nós colocarmos várias dessas substâncias indicadores de PH misturadas numa solução nós podemos ter que a gente chama de indicador universal de PH é uma solução que é capaz de passar por várias cores Conforme você muda o PH da solução

e esse é um dos reagentes nós vamos utilizar no nosso primeiro experimento então acompanha para o nosso primeiro experimento Mas vamos fazer uma coisa bastante simples que é uma escala colorimétrica de PH então para isso nós vamos usar 8 tubos de ensaio estão aqui separado já numerados de 3 até 10 para cada um desses tubos nós vamos adicionar 1 ml de uma solução tampão de PH correspondente estão aqui em baixo tá então aqui você tem uma e não ph3 ph4 ph5 pega 67 até 10 então cada uma dessas soluções um ml de cada uma dessas

soluções vai no tubo correspondente Ok então vamos lá E aí é muito bem eu tô aqui nós temos 1 ml de solução tampão PH três quatro cinco até ph10 a próxima coisa que nós vamos fazer é adicionar a cada um desses tubos cinco gotas de indicador universal de PH e prontinho a e por último O que nós vamos fazer adicionar em todos os tubos 9 ml de água destilada e E aí e pronto é porque a gente então o que que nós temos aqui nós fizemos uma escala colorimétrica de PH utilizando o indicador universal de

PH tão como vocês podem ver nos conhecemos o PH que está em cada um desses estudos Então aqui tem ph3 ph4 ph5 ph6 até PH 10 e com o indicador de PH o indicador universal de PH cada uma dessas soluções de PH diferentes assumir uma cor diferente essa escala colorimétrica de PH vai ser utilizado para gente fazer comparações com o nosso segundo experimento que vai vir logo logo depois de uma breve explicação Zinha teórica muito bem gente tenta Nossa escala de PH nós podemos passar agora para a parte que nós vamos falar sobre soluções tampão

primeira coisa que nós temos que saber o que são e para que servem as soluções tampão por definição uma solução tampão é aquela que mesmo com a adição de ácidos ou bases mantém o seu PH inalterado essa propriedade de manter o PH a cidade devido à composição de uma solução tampão e sempre será composta de um ácido fraco e a sua base conjugada correspondente Então vamos ver um exemplo de como funciona uma solução tampão feita de ácido acético e acetato percebam que o ácido acético quando ironizado vai liberar parte dos seus prótons e também a

sua base conjugada o afetado por sua vez acertados tem a capacidade de capturar novamente esses prótons foram liberados e formar o ácido acético protonado novamente Então vamos imaginar uma solução aonde o ácido acético esteja em equilíbrio ou seja parte dele vai estar protonado na forma de ácido acético e parte dele vai estar desprotonado na forma de acetato O que aconteceria se a gente colocasse junto dessa solução um ácido forte como por exemplo o ácido clorídrico Vocês já viram que é um ácido forte vai ser ionizar completamente liberando todos os seus prótons em solução Ou seja

a tendência quando você adiciona um ácido forte com o que é que a concentração de prótons a solução suba Portanto o PH tende a descer entretanto existe um princípio na Química chamada de lei de ação das massas que diz que quando você aumenta a concentração de um dos produtos você desloca a reação no sentido de manutenção do Equilíbrio O que que você quer dizer isso quer dizer que quando você tende a aumentar a concentração de própolis na solução pela adição do ácido clorídrico esse excesso de prótons vai ser capturado pelo acetato pela base conjugada formada

da dissociação do ácido acético para cada prova mais que o ácido clorídrico adiciona na reação um acetato vai neutralizá-los ou seja na prática a concentração de prótons livre na solução não vai mudar se a concentração de prótons não muda o PH não muda muito bem agora ao invés de adicionar um ácido forte nós vamos adicionar uma base forte a mesma solução de ácido acético que se encontrava em equilíbrio quando você adiciona uma base forte como a Fox de sódio Will hidróxido liberado pelo hidróxido de sódio vai consumir os prótons que estavam Livres em solução para

gerar água isso faz com que a concentração de prótons na solução tenda a diminuir Mas acontece que nesse sistema ainda existe ácido acético protonado ou seja ácido acético que está com seu próprio ligado o que vai acontecer é que para cada próton consumido pelo hidróxido um próton vai ser liberado pelo ácido acético para repor aquele próton e foi consumido isso também está dentro da lei de ação das massas Ou seja quando você diminui a concentração de um dos regentes a reação está sendo deslocada para manter o equilíbrio uma prática significa também que mesmo adicionando uma

base forte para o hidróxido de sódio a concentração de prótons livres na solução não vai ser alterada de novo se a concentração de prótons Livres não é alterada o PH também não é alterado Então é assim que funciona uma solução tampão sempre formada por um ácido fraco e a sua base conjugada correspondente o ácido fraco o nado vai funcionar como repositório de prótons caso aqueles do equilíbrio sejam consumidos EA base conjugada vai capturar os prótons estas que podem ser incluídos na reação através da adição de um ácido forte agora que você já sabe como funciona

uma solução tampão vamos ver na prática isso acontecer acompanha aí o nosso segundo experimento e no primeiro experimento nós construímos as escala colorimétrica de PH que vai servir como referência para comparação dos resultados nesta segunda parte por enquanto eu vou deixar essa escala aqui do ladinho a pressa segunda parte nós vamos precisar de quatro tubos de ensaios tubo a tubo B tubos e e tubo de já estão aqui os quatro tubos nomeados nós vamos adicionar reagente nesses quatro tubos da seguinte forma em todos eles nós vamos colocar 5 gotas de indicador universal de PH no

tubo a e nos tubos e nós vamos colocar 10 ml de água destilada e no tubo b e no tubo de nós vamos colocar 9 ml de água destilada e um ml de tampão PH 7 solução tampão PH 7 que essa solução aqui ó e em cada um deles cinco gotas de indicador universal de PH e no tubo a hino tubos e nós vamos colocar 10 ml de água o YouTube Bee no tubo de nós vamos colocar um ml de tampão solução tampão PH 7 ie9 ml de água 1 bom então pessoal nós temos aqui

tubo a e tudo cê só tem água e indicador universal de PH tubo b e tubo de tem tampão fosfato PH 7 água e indicador de PH se viram que eles ficaram de cores diferentes e que a primeira coisa que nós temos que fazer agora é determinar o PH Inicial desses todos nós vamos fazer vários experimentos diferentes agora com esses tubos para verificar a variação do PH mas primeiro nós possamos determinar a o PH Inicial como é que nós fazemos isso comparamos as cores nesse estudos com a nossa escala colorimétrica de BH conhecidos então o

tubo a e tem PH Inicial próximo de cinco vezes em que a cor é bastante parecida é o mais parecido de todos o tubo B tem PH inicial é muito parecido com 7 e o tubo C = tubular portanto ph5 e o tubo de por enquanto também é igual B portanto ph7 tô Esse é o PH Inicial desses nossos quatro tubos aqui e que nós vamos fazer agora nós vamos adicionar ao tubo a e alto B uma gota de solução de hidróxido de sódio 0,1 molar uma base forte e vamos ver o que acontece Então

temos aqui a solução de hidróxido de sódio 0,1 molar é uma gota no tubo a bom e uma gota no tubo B e vamos agitar ver o que acontece e tu lá o Tube o Tom que aconteceu aqui pessoal o tubo a que estava com ph Inicial próximo de cinco quando você adiciona uma base forte como o hidróxido de sódio ele foi para PH Lá próximo de 9 Ok Lembrando que no tubo a só tinha água e indicador de PH já no tubo B também foi adicionado uma gota de uma base forte hidróxido de sódio

o PH Inicial dele era sete antes da adição da base e agora depois que a gente adicionou Eduardo de sódio o PH não mudou continua 7 E lembrando que nesse tubo b a gente tem um ml de tampão PH 7 e se ao invés de adicionar uma base a gente adicionasse um ácido Então vamos ver o que acontece agora se a gente adicionar uma gota de ácido clorídrico autobus e e alto B é uma gotinha de Aço cor indico 0,1 molar alto buce é uma gotinha de Aço clorídrico 0,1 molar ao tubo de vamos agitar

e Como organizar a solução hoje e vamos agitar o tubo de E aí nós vamos utilizar a solução então o que que aconteceu aqui pessoal e o PH inicial do tubos e antes a gente colocar o ácido era aproximadamente cinco Né tava aqui no Amarelo A hora que a gente colocou uma gotinha de ácido clorídrico ácido forte o PH foi para três então Aumentou a concentração de prótons na solução o PH diminuiu Lembrando que no tubos e a gente só tinha água e indicador de PH e no tubo de o PH Inicial era sete horas

colocamos uma gotinha de ácido clorídrico e o PH se Manteve em sete Ok não alterou PH Lembrando que o tubo de tem 1 ml de solução tampão PH 7 tá Tom e essa é a primeira demonstração sobre o funcionamento de uma solução tampão Você pode adicionar tanto bases quanto ácidos que o PH permanece inalterado a próxima parte desse experimento o pessoal vai ser realizada da seguinte forma nós vamos pegar o tubo a YouTube e nós vamos soprar ar dentro desses tubos Vamos jogar ar inspirado dos pulmões dentro do tubo a e também do tubo B

para fazer isso eu vou utilizar aqui de uma pipeta de vidro e com muito cuidado eu vou soprar dentro do tubo a durante 15 segundos no tubo a e no tubo B eu vou soprar durante um minuto ou seja quatro vezes mais tempo é então em teoria nós vamos estar colocando quatro vezes mais ar inspirado dos pulmões no tubo B do que no tubo a um ok eu vou fazer isso e com cuidado para não espirrar vamos ver se vocês conseguem observar o que acontece no tubo a quando a gente expira ar dos pulmões aqui

dentro E aí é bom pessoal durante 15 segundos então aproximadamente a gente inspirou o ar dentro do tubo a vocês viram que eu PH que estava próximo de oito agora se aproxima de novo do PH 5 mais ou menos Ok então aquele tubo que estava com ph alcalino quando você sopra ar dentro ele assistir fica ele aumenta a concentração de prótons e fica mais ácido o PH diminui agora vou soprar no tubo B durante um minuto quatro vezes mais tempo do que no tubo a vamos ver o que acontece E aí bom então pessoal depois

de um minuto estourando ar aqui dentro dá para perceber que o pH Não foi alterado tá então a gente tinha colocado uma gotinha de hidróxido de sódio não mudou PH agora a gente soprou soprou ar por um minuto no tubo b e o PH Continua em sete ok Tá bom você já viram que nos tubos que estão tamponadas Ou seja no tubo de e no tubo B que são os tubos que tem solução tampão PH 7 nós adicionamos ácido o PH não variou nos adicionamos base o pH Não vale ouro é a pergunta que tem

que ser feita é nós podemos adicionar ácidos e bases indefinidamente e ele nunca vai mudar o pH Não o que nós vamos fazer agora é pegar o tubo de aonde a gente adicionou ácido clorídrico e ele não variou né colocamos uma gotinha de ácido clorídrico eu pegar não variou nos vamos continuar adicionando ácido clorídrico ao topo de até que ele atinja o PH do tubo C ou seja até que ele saia do do PH 7 e vá para o PH três e nós vamos contar quantas gotas a gente vai precisar para fazer essa transição eu

vou adicionando o ácido clorídrico que agitando o tubo para homogenizar até vocês verem o que acontece aí vou contando as gotinhas Bom vamos lá uma duas três quatro cinco o 25 26 ou pa e ainda não em 1728 E aí a 29/30 a E aí bom então pessoal a gente precisou colocar no tubo de 30 gotas de ácido clorídrico para que o PH saísse 17 e foste até mais ou menos ph3 quando a gente faz isso a gente diz que a gente quebrou o tampão ou seja nós colocamos tanto ácido que a base conjugada que

mantinha-se tampão foi completamente consumida e não aguentou a solução não aguentou mais segurar o PH e daí quando a última base conjugada é consumida você coloca uma gotinha de Aço clorídrico e o PH cai então Isso se chama quebrar o tampão o tampão ele mantém o PH inalterado com a adição de ácidos e bases Mas ele tem um limite o limite é se você consumir toda a base conjugada ou se você consumir todo o ácido que está protonado tão Esse foi nosso segundo experimentos espero que vocês tenham entendido vamos interpretar agora alguns dos o que

como explicação bastante importante é bom Pessoal vocês viram no nosso segundo experimento que em determinado momento foi chocado ar dentro de um dos tubos como você exala ar dos pulmões para dentro de uma solução aquosa O que você está fazendo é dissolvendo o CO2 gás carbônico dos pulmões nessa água o gás carbônico quando em contato com a água transforma-se espontaneamente em ácido carbônico e o ácido carbônico por sua vez por ser um ácido fraco libera parte dos seus prótons na solução fazendo com que o PH diminui então vocês viram que no nosso tubo a que

só tinha água e indicador universal de PH e que tinha PH Inicial igual a 5 quando foi adicionado de uma gota de hidróxido de sódio aumentou seu PH para cerca de oito quando foi soprado o ar dentro do tubo o CO2 se dissolveu para gerar ácido carbônico liberando os seus prótons e abaixando novamente o PH para em torno de cinco aí você pode estar se perguntando não mas espera aí no tubo a a gente só tinha água indicador de PH e age é interiormente aqui quando você tem só água o PH 7 exatamente quando você

tem água pura acontece que essa água destilada que a gente usa assim como a água das torneiras ou mesmo águas naturais em rios lagos etc elas não são totalmente curas uma vez que os próprios gases da atmosfera podem ser dissolvidos nessa água é o que acontece com água destilada quando ela fica um tempinho aqui em cima da bancada o próprio CO2 atmosfera é dissolvido na água e naturalmente a significa um pouco por isso que eu PH inicial do tubo a era igual a 5 e não igual a 7 porque não se tratava de água totalmente

pura Ok Pessoal espero que vocês tenham gostado da aula e até a próxima tchau E aí