Propriedades da Água e pH

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Água,
pH e Sistema 
Tampão
Biofísica
angela@ufg.br
Profª. Drª. Angela Adamski da Silva Reis
#DBBM #ICB #UFG 
A molécula de água 
apresenta importantes 
propriedades que afetam 
sua estrutura e a função de 
constituintes celulares, 
apresentando diversidades 
de funções.
Água
Ligações peptídicas entre aminoácidos
Condensação de dois aminoácidos
Ligações Peptídicas
Ligações de importância biológica
✓ Aceptor de Hidrogênio
✓ Doador de Hidrogênio
Ligações de importância biológica
A água como solvente
Interações hidrofóbicas e hidrofílicas
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:ADN_animation.gif
Ligações de importância biológica
Compostos anfipáticos
Propriedades coligativas
Osmolaridade
Osmolaridade
A ionização da água
Dissociação da água e seus produtos iônicos
H2O + H2O  OH - + H3O
+
A água funciona tanto como ácido quanto como base
Lei da ação das massas: K =
[ H3O
+] [OH -]
=
[ H3O
+] [OH -]
[H2O] [H2O] [H2O]2
K.[H2O]2 = Kw = [ H3O
+] [OH -] = 10-14
Na água pura a [H+] é igual a [OH-] que é igual a 10-7
pH = log 1 = - log [H+]
[H+]
Escala de pH indica as concentrações de H+ e OH-
pH = log 1 = 7,0
1,0 X 10 -7
A ionização da água é expressa pela constante de equilíbrio K.
Assim, o produto [H+] [OH-]
em solução aquosa é sempre igual a 1 X 10 -14 M2
Eletrométrico
Colorimétrico
pHmetro
Lavar o eletrodo e 
secar com papel absorvente
Padronização feita com soluções 
de pH abaixo e acima do que vai ser medido
Potenciômetro mede [H+]
diferença de potencial elétrico
entre duas soluções
indicadores
Indicador-H H+ + Indicador
(Cor A) (Cor B)
Medidas de pH
Medição pH
Indicadores de pH
A ionização da água
pKa = log 1 = - log Ka
Ka
Constante de ionização Ka
As constantes de ionização ou constantes de dissociação
ácidas, são frequentemente designadas por Ka.
Assim, ácidos mais fortes tem constantes de ionização
maiores, e ácidos fracos tem constantes de ionização
menores.
Quanto mais forte a tendência de dissociar um próton, mais
forte será o ácido e mais baixo será seu pKa.
O valor de pKa de um ácido pode ser facilmente calculado através de
uma curva de titulação.
Titulação de um par conjugado 
Sistema Tampão
Título é uma curva de forma sinusoidal em que
o centro geométrico corresponde ao pK do
ácido.
2 H2O H3O
+ + OH-
2 HA H+ + A-
Curva de Titulação
pH = pKa
Aminoácidos, Peptídios e Proteínas
Os aminoácidos podem atuar como ácidos e bases
Classificação dos Aminoácidos
Classificação dos Aminoácidos
Aminoácidos podem atuar como ácidos ou bases
a)
b)
c)
Curvas de titulação revelam pKa de ácidos fracos
a) b) c)
Curva de titulação de aminoácido
a) Grande excesso de prótons, tanto a carboxila
quanto o grupo amino estarão protonados,
conferindo uma carga líquida positiva.
b) Neste pH, o aminoácido apresenta-se como íon
dipolar, a concentração da forma com uma
carga negativa e uma positiva, gera carga
neutra.
c) Remoção de um próton do grupo –NH3, o valor
de pH aumenta e inicia a dissociação do grupo
amino e aumenta a concentração da forma
com carga negativa. A titulação está completa.
2
21 pKpK
pI
+
=
???
7,4 = 6,1 + 1,3
7,0 7,4 7,8 
acidose alcalose
20:1
Relação no sangue:
pH = pKa + log [HCO3
-
] 
[CO2]
Tampões Plasmáticos
Sistema Tampão
Soluções Tampão
CH3COOH + HOH H3O + CH3COO-
CH3COONa+ + HOH Na+ + CH3COO-
Ácido fraco
Sal solúvel
CH3COOH + CH3COONa+ / (CH3COO- ) ânion comum
Solução tamponada que é capaz de manter aproximadamente
constante o valor de seu pH quando é adicionado um ácido ou
uma base.
Sistema Tampão
Os Sistemas Tampões
Tampão: qualquer substância que pode, reversivelmente, se
ligar aos íons hidrogênio.
» Soluções formadas por um ácido fraco e sua base conjugada
ou por um hidróxido fraco e seu ácido conjugado
Tampão + H+ H+Tampão
TampãoH+ + OH- H2O + Tampão
Sistema Tampão
COMPOSIÇÃO E AÇÃO DAS SOLUÇÕES-TAMPÃO
✓ Um tampão resiste as variações no pH, pois
contém tanto espécies ácidas para neutralizar os
íons OH-, quanto espécies básicas para
neutralizar os íons H+.
✓ As espécies ácidas e básicas que constituem o 
tampão não devem consumir umas às outras pela 
reação de neutralização.
Exigência preenchida por um par 
ÁCIDO-BASE CONJUGADO
CH3COOH / CH3COO- NH4
+ / NH3ou
Sistema Tampão
COMPOSIÇÃO E AÇÃO DAS SOLUÇÕES-TAMPÃO
✓ Os tampões resistem mais eficazmente à
variação de pH em qualquer sentido quando as
concentrações de ácido fraco e base conjugada são
aproximadamente as mesmas.
✓ Geralmente tentamos selecionar um tampão
cuja forma ácida tem pKa próximo do pH desejado.
Sistema Tampão
✓ É a quantidade de ácido ou base que um tampão
pode neutralizar antes que o pH comece a variar a
um grau apreciável.
✓ Depende da quantidade de ácido e base da qual 
o tampão é feito.
CAPACIDADE
Característica do Sistema Tampão
✓ Depende de Ka para o ácido e das respectivas
concentrações relativas de ácido e base que o
tampão contém.
✓ Quanto maior as quantidades do par ácido-base
conjugado, a razão de suas concentrações, e,
consequentemente, o pH se tornam mais
resistentes às mudanças.
Característica do Sistema Tampão
Sistema Tampão
Diagnóstico Molecular
Um estagiário de um laboratório de biologia molecular precisou preparar
um tampão Tris- Borato EDTA (TBE 10X), comumente usado para
realização de eletroforese para gel de produtos de amplicons de reação
em cadeia da polimerase (PCR). Veja o protocolo abaixo e responda as
questões a seguir:
Tris- Borato EDTA (TBE 10X):
✓ Tris Base 108 g
✓ Ácido Bórico 55 g
✓ EDTA 0,5M (pH 8,0) 40 mL
✓ dd H2O q.s.p. 1000 mL
✓ Estoca em frasco âmbar e em local refrigerado
a) Explique o que é uma solução tampão.
b) b) Explique detalhadamente, como você iria realizar o preparo de 1 litro
solução TBE 10X.
c) c) A.concentração de trabalho (uso) de TBE10X, é em 1X, explique
como você prepararia o tampão 1X.
Sistema Tampão
angela@ufg.br