O documento discute conceitos de pH, ácido e base. Explica que o pH mede a acidez ou alcalinidade de uma solução, variando de 1 a 14. Soluções com pH menor que 7 são ácidas e maior que 7 são alcalinas. O documento também descreve os mecanismos de regulação do pH no organismo, incluindo sistemas tampão e os mecanismos respiratório e renal.

1. CONCEITOS DE pH, ÁCIDO E BASE

2. CONCEITOS DE pH, ÁCIDO E BASE
O que é o pH?
 O pH ou potencial de hidrogênio iônico, é um índice
que indica a acidez, neutralidade ou alcalinidade
de um meio.
 O conceito foi introduzido 1909.
 O "p" deriva do alemão potenz, que significa poder
de concentração, e o "H" é para o íon de hidrogênio
(H+).
 Do latim: pondus hydrogenii.

3. IMPORTÂNCIA DO pH
 É importante em todas as fases de química e
bioquímica.
 Em Bioquímica:
 O pH do sangue é essencial para a manutenção
do meio extracelular e intracelular, para a troca de
íons nos dois meios, consequentemente um bom
funcionamento do organismo.
 O pH do estômago afeta diretamente o processo
digestivo.

4.  Em Agronomia:
 O pH do solo regula a disponibilidade de
nutrientes para o crescimento das plantas, bem
como a atividade de bactérias do solo.
 Em solos alcalinos (pH 8 ou acima) a quantidade
de nitrogênio, fósforo, ferro e outros nutrientes em
solução tornam-se tão baixa que o tratamento
especial é necessário para garantir o crescimento
adequado.

5.  Em Ciência dos Alimentos:
 A produção eficiente de alimentos depende do
cuidadoso controle de pH.
 Leite e Lacticínios: pH do leite é de cerca de 6,8 e
é testada para impurezas e sinais de infecção.
 Nos processos tais como a pasteurização, o pH
é verificado, e ajuda a acelerar o processo.
 A uniformidade e a estrutura de queijo está
diretamente relacionada com o pH.

6.  Na Indústria de Celulose e Papel:
 O controle de pH é essencial para o bom
funcionamento das centrais de branqueamento e
outros.
 Além disso, para se conformar com as normas de
proteção ambiental, o pH das águas residuais
provenientes destas plantas devem ser controladas.

7.  Em Pesquisas Ambientais e de Controle de
Poluição:
 O pH de um rio ou lago é importante para
manter um bom equilíbrio ecológico.
 O pH da água afeta diretamente as funções
fisiológicas e utilização de nutrientes pelas plantas
e vida animal.

8. CONCEITO DE pH
 A atividade dos íons hidrogênio em uma solução
qualquer, depende da quantidade de hidrogênio livre
na solução.
 Para a avaliação do hidrogênio livre nas
soluções, usa-se a unidade chamada pH.
 A água é a substância padrão usada como
referência, para expressar o grau de acidez ou de
alcalinidade das demais substâncias.
 A água se dissocia em pequena quantidade em íons
hidrogênio (H+) e hidroxila (OH-).

9. Figura ilustra a dissociação da água e as diversas formas de
expressar a concentração dos íons hidrogênio dissociados.

10.  A água é considerada um líquido neutro
por ser o que menos se dissocia ou
ioniza.
 Isto equivale a dizer que a água não é
ácido nem base e serve de comparação
para as demais soluções.
 A quantidade de moléculas dissociadas
ou ionizadas na água é muito
pequena, em relação ao total de
moléculas, bem como são pequenas as
quantidades de íons H+ e OH-, em
solução.

11.  Para cada 1 molécula de água dissociada em H+
e OH-, há 10.000.000 de moléculas não
dissociadas.
 A concentração do H+ na água, portanto, é de
1/10.000.000 ou seja 0,0000001, conforme
representado na figura.
 Para facilitar a comparação dessas pequenas
quantidades de íons, foi adotada a fração
exponencial, ao invés da fração decimal. Assim, pela
fração exponencial o valor de 0,0000001 é expresso
como 10-7, chamada "potência sete do hidrogênio",
e significa a sua concentração na água.

12.  Para evitar a utilização de frações exponenciais
negativas, foi criada a denominação pH, que
representa o logarítmo negativo, ou seja, o inverso do
logarítmo, da atividade do íon hidrogênio.
 O pH de uma solução, portanto, representa o inverso
da sua concentração de íons hidrogênio. Esta forma de
representação permite que os valores da atividade do
hidrogênio nas soluções, sejam expressos com
números positivos.

13.  Como as quantidades dos íons nas soluções se
equivalem, a água tem partes iguais do cátion (H+) e
do ânion (OH-), ou seja, a concentração de (H+) é
de 10-7 e a concentração de (OH-) também é de
10-7.
 A água, portanto, tem o pH=7. H2O = H+ (10-7) +
OH- (10-7)

14.  A escala de pH varia de 1 a 14.
Quando as concentrações dos íons H+ e OH-
são iguais, a solução está neutra e seu pH vale
7.
Quando a concentração de íons H+ é maior do
que a de íons OH-, a solução está ácida e o seu
pH é menor do que 7.
Quando a concentração de íons H+ é menor do
que a de íons OH-, a solução está alcalina ou
básica e o pH é maior do que 7.

15. Como determinar o pH?
 pHmetro: O pH pode ser determinado usando um
medidor de pH (também conhecido como pHmetro)
que consiste em um elétrodo acoplado a um
potenciômetro.

16.  Indicador:
O pH pode ser determinado indiretamente pela
adição de um indicador de pH na solução em
análise. A cor do indicador varia conforme o pH da
solução. Indicadores comuns são a fenolftaleína, o
alaranjado de metila e o azul de bromofenol. Ex: por
método de titulação.

17.  Papel de Tornassol: Outro indicador de pH muito
usado em laboratórios é o chamado papel de
tornassol (papel de filtro impregnado com
tornassol). Este indicador apresenta uma ampla
faixa de viragem, servindo para indicar se uma
solução é nitidamente ácida (quando ele fica
vermelho) ou nitidamente básica (quando ele fica
azul).

18. ÁCIDO E BASE
 Quando uma substância iônica ou polar
é dissolvida na água, pode mudar o
número relativo desses íons.
 Quando ÁCIDO CLORÍDRICO (HCl) é
dissolvido na água é quase
completamente dissociado em íons H+
e Cl-. A solução passa a conter maior
número de íons H+ do que íons OH-.
Dizemos nesse caso que a solução está
ácida.

19.  Quando o HIDRÓXIDO DE SÓDIO (NaOH) é
dissolvido na água forma íons Na+ e OH-. Então
essa solução passa a conter maior número de
íons OH- do que íons H+. Dizemos que a
solução está básica ou alcalina.

20. ÁCIDOS: é uma substância que, em solução, é
capaz de doar prótons (H+).
CH3 – COOH = CH3-COO- + H+
Em outras palavras, os ácidos são substâncias
que, quando em solução, tem capacidade de ceder
íons hidrogênio;

21. BASE: é uma substância que, em
solução, é capaz de receber prótons.
NH3 + H+ = NH4 +
As bases são substâncias que, quando em
solução, tem capacidade de captar íons hidrogênio.

22.  Os íons combinam-se entre si conforme a
sua carga elétrica.
 Os cátions são os íons com carga elétrica
positiva, como o hidrogênio (H+) e o sódio
(Na+).
 Os ânions são os íons com carga elétrica
negativa, como o hidróxido ou hidroxila (OH-)
e o cloreto (Cl-).
 Para ser um ácido, é necessário que a
molécula da substância tenha, pelo
menos, um hidrogênio ligado ionicamente.
 O hidrogênio ionizado, simplesmente
representa um próton.

23. ÁCIDOS E BASES FORTE:
 Um ácido forte pode doar muitos íons hidrogênio
para a solução, porque uma grande parte das suas
moléculas se encontra no estado dissociado (estado
iônico).
 Do mesmo modo, uma base forte pode captar
muitos íons hidrogênio de uma solução.

24.  Exemplo de transformação de [H+] em pH:
 Dada a concentração hidrogeniônica igual
a 0,0063M ou 6,34 x 10-3 M.
Calcular o pH.
[H+] = 6,34 x 10-3
Log [ H+]= log 6,34 x 10-3
Log [H+] = 0,8021+ (-3) = -2.1979
Log [H+] = 2.20
Portanto pH= 2,20

25. Qual o pH de uma solução cuja
concentração hidrogeniônica ([H+] é 10-8 ?

26. No organismo
 Os elementos importantes para a função celular
estão dissolvidos nos líquidos intra e extracelular.
 Sob o ponto de vista químico, uma solução é um
líquido formado pela mistura de duas ou mais
substâncias, homogeneamente dispersas entre sí.
 A mistura homogênea apresenta as mesmas
propriedades em qualquer ponto do seu interior e
não existe uma superfície de separação entre os
seus componentes.

27.  A solução, portanto, consiste de um solvente, o
composto principal, e um ou mais solutos.
 Nos líquidos do organismo a água é o solvente
universal; as demais substâncias em solução,
constituem os solutos.
 Em uma solução, um soluto pode estar no
estado ionizado ou no estado não ionizado. Nos
líquidos do organismo, os solutos existem em
ambas as formas, em um tipo especial de
equilíbrio químico.

28.  Quando um soluto está ionizado, os elementos ou
radicais químicos que o compõem, estão
dissociados uns dos outros;
 O soro fisiológico, por exemplo, é uma solução de
água (solvente) contendo o cloreto de sódio (soluto).
Uma parte do cloreto de sódio está no estado
dissociado ou ionizado, constituída pelos íons Cl-
(cloro) e Na+ (sódio), enquanto uma outra parte está
no estado não dissociado, como NaCl (cloreto de
sódio); ambas as partes estão em equilíbrio químico.

29.  Quando a concentração dos íons hidrogênio se
eleva ou se reduz, alteram-se a permeabilidade das
membranas e as funções enzimáticas celulares; em
consequência, deterioram-se as funções de diversos
órgãos e sistemas.

30.  As variações da concentração do hidrogênio podem
produzir grandes alterações na velocidade das
reações químicas celulares.
 Os íons hidrogênio são partículas extremamente
móveis; as alterações da sua concentração afetam a
distribuição celular de outros íons, como
sódio, potássio e cloretos e modificam a atividade
das proteínas, em especial das enzimas.

31.  Diversas atividades fisiológicas são afetadas pela
concentração dos íons hidrogênio.
 Variações do pH podem produzir alterações
significativas no funcionamento do organismo, tais
como:
 Aumento da resistência vascular pulmonar;
 Redução da resistência vascular sistêmica;
 Alterações da atividade elétrica do miocárdio;
 Alterações da contratilidade do miocárdio;
 Alterações da atividade elétrica do sistema nervoso
central;
 Alterações da afinidade da hemoglobina pelo oxigênio;
 Modificação da resposta a certos agentes químicos,
endógenos e exógenos, como por exemplo, hormônios e
drogas vasoativas.

32.  REGULAÇÃO DO pH NO ORGANISMO
 Quando se adiciona ácido à água, mesmo em
pequenas quantidades, o pH da solução se altera
rapidamente.
 O mesmo fenômeno ocorre com a adição de bases.
Pequenas quantidades de ácido ou de base podem
produzir grandes alterações do pH da água.
 Se adicionarmos ácido ou base ao plasma
sanguíneo, veremos que há necessidade de uma
quantidade muito maior de um ou de outro, até que
se produzam alterações do pH.
 O plasma dispõe de mecanismos de defesa contra
variações bruscas ou significativas do pH. O balanço
entre os ácidos e as bases no organismo se
caracteriza pela busca permanente do equilíbrio.

33.  O plasma resiste às alterações do pH, por meio de
pares de substâncias, capazes de reagir tanto com
ácidos quanto com bases, chamadas sistemas
"tampão".
 Os mesmos mecanismos de defesa existem nos
líquidos intracelular e intersticial.

34. SISTEMA TAMPÃO
Nas alterações excessivas na concentração
de íon hidrogênio, o sistema tampão age
dificultando as oscilações do pH.
Mecanismos regulam o pH dos líquidos
orgânicos: no sangue, nos pulmões e no
sistema renal.

35.  O mecanismo respiratório, de ação rápida, elimina
ou retém o dióxido de carbono do sangue, conforme
as necessidades, moderando o teor de ácido
carbônico.
O mecanismo renal é de ação mais lenta
e, fundamentalmente, promove a poupança ou a
eliminação do íon bicarbonato, conforme as
necessidades, para, à semelhança dos demais
mecanismos, assegurar a manutenção do pH dentro
dos limites normais.

36.  Um dos sistemas tampões mais importantes é o do
sangue, que permite a manutenção das trocas gasosas
e das proteínas. O pH do sangue é 7,4 e é mantido por
um equilíbrio ácido-básico feito pelo ácido carbônico e
o íon a ele associado, o bicarbonato.
 Este sistema e controlado precisamente porque uma
insignificante mudança neste sistema poderia trazer
graves consequências a muitos órgãos podendo até
mesmo levar a morte.

37.  O pH do sangue reflete a atividade iônica de
numerosas substâncias e é ligeiramente maior que o
pH da água. O sangue normal tem o pH que varia
entre 7,35 e 7,45. O sangue normal, portanto, é
levemente alcalino, em relação à água.
Quando o pH do sangue está abaixo de 7,35
dizemos que existe acidose; quando o pH do
sangue supera o valor de 7,45, dizemos que há
alcalose.

38. OS SAIS MINERAIS
 Eles representam substâncias reguladoras do
metabolismo celular.
 São obtidos pela ingestão de água e junto com
alimentos como frutos, cereais, leite, peixes, etc.
 Os sais minerais têm participação nos mecanismos de
osmose, estimulando, em função de suas
concentrações, a entrada ou a saída de água na célula.

39.  Os sais mais comuns na composição da
matéria viva são os cloretos, os
carbonatos, os fosfatos, os nitratos e os
sulfatos (de sódio, de potássio, de cálcio, de
magnésio e outros).

40.  A concentração dos sais na célula determina o grau de
densidade do material intracelular em relação ao meio
extracelular.
 Em função dessa diferença ou igualdade de
concentração é que a célula vai se mostrar hipotônica,
isotônica ou hipertônica em relação ao seu
ambiente externo, justificando as correntes osmóticas
ou de difusão através da sua membrana plasmática.
 Portanto, a água e os sais minerais são altamente
importantes para a manutenção do equilíbrio
hidrossalino, da pressão osmótica e da
homeostase na célula.