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 acetatob) 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 [HPO4

2-]/[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)?

Exercícios

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 -2 M de H+ e o excesso de CO2 eliminado (mantendo-se assim a [CO2] original)?     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

HA

H+ + A-

H+ + A-

10-3 - x x x

Ka = [H+] [A-]

[HA]

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]:

O grau de ionização =

x2

10-3=Ka = 1.6 x 10-6

x2

10-3x = 4 x 10-5 M

[A-]

[HA]=

10-3x 100

4 x 10-5x 100 = 4 %

2. Não desprezando o x no termo [10-3 – x]:x2

10-3=Ka = 1.6 x 10-6

x2

10-3x = 4 x 10-5 M

x2 = (1.6 x 10-6) (10-3 - x)

x2 = 1.6 x10-9 1.6 x 10-6 x-x2 + 1.6 x10-9 1.6 x 10-6 x - = 0

-b ±b2 – 4acx =2a

x = 3.92 x 10-5 M ~ 4 x 10-5 M

pH= -log [H+]

Ka = x2

10-3 - xKa= 1.6 x 10-6

Ex. 1 b) O pH

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)

CH3COOH CH3COO-

OH- H2O

H+

Ex 2 b) Mostrar através de reações como o tampão acetato resiste a mudanças de pH quando se adiciona íons OH- ou H+.

OH- adicionado reage com o H+ proveniente da dissociação de CH3COOH (doador de prótons)

H+ adicionado reage com CH3COO- (aceptor de prótons)

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.

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.

pK

pH

OH- adicionado

pK + 1

pK - 1

Ex 4. a) pH = 3,7

pH= pKa + log [A- ] [HA]

pH= pKa + log [Ac- ] [HAc]

CH3COOH CH3COO- H++

HAc Ac-

3.7= 4.7 + log [Ac- ] [HAc]

pKa=4.7

-1= log [Ac- ] [HAc]

1= log [HAc] [Ac-]

[HAc] [Ac-]

= 10 [HAc]:[Ac-] 10 : 1

Ex 4. b) pH = 5,7

Concentrações finais: [HAc] = 0.091 M [Ac-] = 0.0091 M

5.7= 4.7 + log [Ac- ] [HAc]

1 = log [Ac- ] [HAc]

1= log [Ac-] [HAc]

[Ac-] [HAc]

= 10 [Ac-]:[HAc] 10 : 1

Ci x Vi = Cf x VfHAc: 0.1 M x 10 ml = Cf x (10 +1)ml

Cf = 0.091 MAc-: 0.1 M x 1 ml = Cf x (10+1)ml

Cf = 0.0091 M

Ex 5. a) Calcular a relação [HCO3-]/[H2CO3] no plasma sanguíneo em pH

7,4 (pKa = 3,77).

pH= pKa + log [A- ] [HA]

pH= pKa + log [HCO3- ]

[H2CO3]

7,4= 3,77 + log [HCO3- ]

[H2CO3]3,63 = log [HCO3

- ][H2CO3]

[HCO3- ]

[H2CO3]= 4265,8

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- ]

[H2PO4-]

= 1,58

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.

pH= pKa + log [A- ] [HA]

pH= pKa + log [HCO3- ]

[CO2]

CO2 + H2O HCO3- + H+, pKa 6.1.

[HCO3- + CO2] = 2,52 x 10-2M.

7,4= 6,1 + log [HCO3- ]

[CO2]

1,3 = log [HCO3- ]

[CO2][HCO3

- ] [CO2]

=

a) Qual é a razão [HCO3-]/[CO2] e a concentração de cada componente do

tampão presente a pH 7,4?

20 1

[HCO3- ] 20

212,52 x 10-2Mx 2,4 x 10-2M

[CO2] 1

212,52 x 10-2Mx 1.2 x 10-3M

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- + H+, pKa 6.1.

[HCO3- ] 2,4 x 10-2M - 10-2M = 1,4 x 10-2M (0,014 M)

[CO2] 1.2 x 10-3M + 10-2M = 1,12 x 10-2M (0,0112 M)

pH = 6,1 + log 1,4 x 10-2

1,12 x 10-2

pH= pKa + log [HCO3- ]

[CO2]

pH = 6,1 + log 1,25 pH = 6,2

Lembrar quepH < 6,8 : morte!!

c) Qual seria o pH se for adicionado 10 -2 M de H+ e o excesso de CO2 eliminado (mantendo-se assim a [CO2] original)?

pH = 6,1 + log 1,4 x 10-2

0,12 x 10-2

pH= pKa + log [HCO3- ]

[CO2]

pH = 6,1 + log 11,66 pH = 7,16