Os tampões biológicos, soluções que neutralizam as variações no pH, são a chave para a estabilidade da concentração de íons nos sistemas biológicos. ... Os tampões consistem geralmente de um par ácido-base, diferindo o ácido e a base pela presença ou ausência de um próton (par ácido-base conjugado). Show
Qual o sistema de tampão mais importante?
Como é produzido o tampão?
Qual a eficiência de um tampão?
Quais são as soluções tampão?
Solução-tampão é uma mistura formada por um ácido fraco e um sal ou por um sal e uma base fraca. Essas misturas não apresentam variação de pH quando recebem pequenas quantidades de ácidos ou de bases fortes. Solução-tampão é uma mistura formada por um ácido ou por uma base fracos inorgânicos e por um sal inorgânico que apresente o mesmo ânion do ácido ou o mesmo cátion da base. A principal característica de uma solução-tampão é o fato de seu pH manter-se praticamente inalterado, mesmo que acrescido de uma certa quantidade de solução contendo um ácido ou uma base fortes. 1- Formação de uma solução-tampãoEletrólitos são substâncias que, quando adicionadas em água, sofrem dissociação (liberam íons) ou ionização (produzem íons). No caso da solução-tampão, além dos sais, são utilizados outro eletrólito: um ácido ou uma base fracos. Abaixo, aprenderemos como reconhecer esses eletrólitos fracos. 1.1- Ácidos fracosHidrácidos fracosSão todos os ácidos que não apresentam oxigênio na sua composição e que não têm os ânions cloreto (Cl-), brometo (Br-), iodeto (I-) ou o fluoreto (F-). Oxiácidos fracosSão todos os ácidos que apresentam oxigênio na sua composição. Nesses compostos, a subtração da quantidade de oxigênios pela quantidade de hidrogênios deverá resultar em zero. Observe o exemplo do ácido bórico (H3BO3): oxigênio – hidrogênio O3 – H3 3 – 3 0 Obs.: o ácido carbônico (H2CO3), apesar de não seguir a regra proposta, é um oxiácido fraco. Veja também: Força dos ácidos 1.2- Bases fracasUma base é considerada fraca quando não apresenta metal alcalino (elemento pertencente à família IA da tabela periódica) ou metal alcalinoterroso (elemento pertencente à família IIA da tabela periódica). Obs.: o elemento magnésio (Mg), apesar de ser um metal alcalinoterroso, forma uma base fraca. Veja também: Força das bases 2- Comportamento e pH de uma solução-tampãoAs soluções-tampão podem ser ácidas ou básicas, característica associada ao seu pH (potencial hidrogeniônico ou concentração de íons H+ de um meio). Na teoria do pH, meio ácido é aquele que apresenta pH menor que 7, enquanto meio básico é aquele que apresenta pH maior que 7. Essas referências são também utilizadas para as soluções-tampão. 2.1- Solução-tampão ácidaUma solução-tampão ácida é aquela constituída por um ácido fraco, como o ácido sulfídrico (H2S), e por um sal que apresente o mesmo ânion do ácido, como o sulfeto de potássio (K2S).
Analisando as equações, observa-se que o ácido, por ser fraco, ioniza pouco (seta menor), enquanto o sal, por ser solúvel, dissocia bastante (seta maior). O valor do pH de uma solução-tampão ácida é sempre menor que 7. Por apresentar um ácido fraco, no entanto, o pH dessa solução não será muito abaixo desse valor. Ao receber ácido ou base fortes, seu pH não sofrerá grandes alterações. 2.1.1- Adição de ácido forteSuponhamos, por exemplo, que o ácido bromídrico (HBr) seja adicionado na solução-tampão ácida H2S/K2S:
Quando se adiciona ácido bromídrico na solução-tampão, há um acréscimo do íon H+, que já existe no meio. Esse íon irá interagir com o ânion Br-, formando HBr. O aumento da quantidade de bromídrico desencadeará o aumento de sua ionização e a reposição dos íons Br-. Por isso, o pH permanece inalterado. 2.1.2- Adição de uma base forteSuponhamos que o hidróxido de sódio (NaOH) seja adicionado na solução-tampão ácida H2S/K2S:
Quando essa base é adicionada nessa solução-tampão, há também a adição do íon hidróxido (OH-), o qual tem afinidade com o hidrônio H+, existente no meio. Esses íons unem-se, formando água (H2O). Esse fato amplia a ionização do ácido, repondo os hidrônios gastos e mantendo o pH inalterado. 2.2- Composição e pH de uma solução-tampão básicaUma solução-tampão básica é aquela constituída por uma base fraca, como o hidróxido de alumínio [Al(OH)3], e por um sal que apresente o mesmo ânion do ácido, como o cloreto de alumínio (AlCl3).
O valor do pH de uma solução-tampão básica é sempre maior que 7. Por apresentar uma base fraca, essa solução não terá um pH muito acima desse valor. Ao receber ácido ou base fortes, seu pH não sofrerá grandes alterações. 2.2.1- Adição de ácido forteSuponhamos, por exemplo, que o ácido bromídrico (HBr) seja adicionado na solução-tampão básica Al(OH)3/AlCl3:
Quando essa base é adicionada nessa solução-tampão, há o acréscimo do íon hidrônio (H+), o qual tem afinidade com o hidróxido (OH-), existente no meio. Esses íons unem-se, formando água (H2O). Esse fato amplia a dissociação da base, repondo os íons hidróxido e mantendo o pH inalterado. 2.2.2- Adição de uma base forteSuponhamos, por exemplo, que o hidróxido de sódio (NaOH) seja adicionado na solução-tampão básica Al(OH)3/AlCl3:
Quando essa base é adicionada nessa solução-tampão, adiciona-se também uma quantidade do íon hidróxido (OH-), o qual já existente no meio. Esses íons unem-se ao cátion alumínio (Al+3), formando hidróxido de alumínio [Al(OH)3]. Esse fato amplia a dissociação da base, repondo os cátions alumínio gastos e mantendo o pH inalterado. 3- Fórmulas na solução-tampãoNo estudo de solução-tampão, as fórmulas utilizadas têm como objetivo a determinação seu valor de pH. Existem três fórmulas usadas para o cálculo do pH de soluções-tampão: fórmula para solução-tampão ácida, fórmula para solução-tampão básica e fórmula geral. Fórmula do pH de solução-tampão ácida
[sal] = concentração mol/L do sal na solução [ácido] = concentração mol/L do ácido na solução Fórmula do pH de solução-tampão básica
Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;) [base] = concentração mol/L da base na solução Obs.: para calcularmos o pH de uma solução-tampão a partir do valor do pOH, basta utilizarmos a expressão abaixo: Fórmula geral do pH de solução-tampão
4- Solução-tampão e BioquímicaA Bioquímica estuda as estruturas (vitaminas, proteínas, carboidratos, etc), a organização e as transformações moleculares que ocorrem na célula (metabolismo) e no meio onde as células estão inseridas. Esses fatores são fundamentais para garantir a sobrevivência, o crescimento e a reprodução dos organismos vivos. Nas células e fora das células, ocorrem várias reações químicas para a manutenção do organismo vivo. Essas reações, porém, só ocorrem em uma faixa de pH adequada. As soluções-tampão têm um papel importante na manutenção do pH, tanto intracelular quanto do meio extracelular, para o funcionamento de todo o sistema biológico. Existem várias soluções-tampão em um organismo vivo:
5- Aplicações das soluções-tampão5.1- Biológicas
5.2- Químicas
5.3- Biotecnológicas
6- Solução-tampão e o sangueO sangue apresenta uma solução-tampão denominada bicarbonato. Nela temos a presença de duas substâncias: o ácido carbônico (H2CO3) e o bicarbonato de sódio (NaHCO3), cada qual com sua equação de ionização: Observe que essa solução-tampão apresenta um ácido fraco (H2CO3 ) e o sal (NaHCO3). Essa solução é levemente básica, já que o valor do seu pH varia de 7,35 a 7,45. 6.1- Situação de acidezUma situação de acidez pode ocorrer quando os pulmões não conseguem eliminar o dióxido de carbono (CO2) produzido na respiração celular ou quando ocorre uma maior produção de ácidos por processos metabólicos. Em presença de maior acidez, ou seja, maior concentração de H+, o equilíbrio 1 é deslocado para a esquerda, formando o H2CO3. Imediatamente, esse ácido, que é instável, é transformado em CO2 e H2O. Para tentar corrigir essa acidez no sangue, o corpo aumenta a frequência respiratória para eliminar o CO2, enquanto os rins retêm parte do bicarbonato para interagir com o excesso de H+. 6.2- Situação de basicidadeA situação de basicidade ou alcalose ocorre quando há um excesso de base, provocado por uma hiperventilação pulmonar, eliminando um maior volume de dióxido de carbono. Pode ser provocada ainda pelo metabolismo em virtude de alterações em íons importantes, como cloreto e potássio. Em presença de maior basicidade ou alcalose, ou seja, em menor concentração de H+, o equilíbrio 1 é deslocado para a direita, ionizando o H2CO3. O corpo diminui a frequência respiratória para eliminar menos CO2, enquanto os rins liberam mais bicarbonato. 7- Resumo
8- Exercícios sobre solução-tampãoExercício 1- (FESP-PE) Considere as substâncias abaixo: I. CH3CH2OH II. CH3COONa III. NH4OH IV. H2CO3 V. CH3COOH As duas substâncias que você usaria para, convenientemente, preparar uma solução-tampão seriam: a) I e II b) II e III c) II e V d) I e V e) IV e V Resposta correta: Letra C Para preparar uma solução-tampão, é necessária a realização da mistura de um ácido fraco com um sal que apresente o mesmo ânion do ácido ou de uma base fraca e um sal que apresente o mesmo cátion da base. No exercício, encontramos essas condições ao juntar as substâncias presentes nos itens II (sal de mesmo ânion CH3COONa) e V (ácido fraco CH3COOH). Exercício 2- (UNIRIO-RJ) Indique a opção em que são apresentadas as substâncias que podem compor uma solução-tampão ácida: a) HNO3 e NaNO3 b) HI e KI c) HCOOH e HCOO- Na+ d) NH4OH e NH4NO2 e) H3PO4 e Al(NO3)3 Resposta correta: Letra C Para compor uma solução-tampão ácida, são necessários um ácido fraco e um sal que apresente o mesmo ânion do sal. Essa característica é encontrada nas substâncias presentes na alternativa C: ácido fraco (HCOOH) e um sal com mesmo ânion (HCOO- Na+). Exercício 3- Qual é o pH de uma solução-tampão de 0,12 mol/L de ácido lático (HC3H5O3) e 0,10 mol/L de lactato de sódio (NaC3H5O3)? Qual é a importância das soluções tampão em sistemas biológicos?As soluções tampão são essências para os sistemas biológicos devido a regulação do pH tanto no meio intracelular quanto extracelular. A regulação do pH nesses meios é importante para o equilíbrio químico dos sistemas.
Qual a importância dos tampões biológicos?Os tampões biológicos, soluções que neutralizam as variações no pH, são a chave para a estabilidade da concentração de íons nos sistemas biológicos.
O que é uma solução tampão é qual sua importância?Solução-tampão é uma solução que contém, geralmente, um ácido fraco com um sal desse ácido, ou uma base fraca com o sal dessa base, com a finalidade de evitar que o pH varie. Uma solução-tampão é uma mistura usada para evitar que o pH ou o pOH do meio sofra variações quando for adicionado ácidos fortes ou bases fortes.
Qual a importância dos sistemas tampão para estudos em bioquímica?As soluções-tampão têm um papel importante na manutenção do pH, tanto intracelular quanto do meio extracelular, para o funcionamento de todo o sistema biológico.
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