Este documento discute propriedades da água, incluindo sua estrutura molecular, ligações de hidrogênio e capacidade de dissolver outros compostos. Também aborda conceitos como pH, ácidos e bases fracas, tamponamento e a importância destes processos para sistemas biológicos.

1. +
Bioquímica - Universidade Católica de Brasília
Água, pH e sistemas tamponantes
Prof. Dr. Gabriel da Rocha Fernandes
Universidade Católica de Brasília
gabrielf@ucb.br - fernandes.gabriel@gmail.com

2. + 2
O que devo saber ao fim desta
aula?
n Importânciada estrutura das moléculas de água e dos átomos
para as interações.
n Comportamento de compostos hidrofóbicos em ambiente
aquoso.
n Importancia das interações para as macromoléculas celulares.
n pH, escala de pH, constanstes de equilíbrio.
n Processo de titulação, tamponamento, e importância celular.

3. + 3
Água!
n 70% do peso da maioria dos seres vivos.
n Forças de atração entre as moléculas.
n Menor tendência em ionizar.
n Capacidadede formar ligações de hidrogênio com ela mesma
e com solutos.

4. + 4
Interações fracas em sistemas
aquosos
n Moléculas
polares dissolvem em água por substituir ligação
entre moléculas de água por interação entre água e soluto.
n Ligações
de hidrogênio, interações iônicas, hidrofóbicas, Van
der Waals...
n Influência
nas estruturas tridimensionais de proteínas, ácidos
nucléicos, polissacaraídeos...

5. + 5
Ligações de hidrogênio
n Atração entre as moléculas de água adjacentes.

6. + 6
Ligações de hidrogênio
n Ângulo de H-O-H é de 104,5 graus.
n Núcleo do oxigênio é mais eletronegativo.
n Compartilhamentodesigual dos elétrons ao longo da ligação
O-H é a formação de um dipolo elétrico.
n Hidrogênio com carga positiva, e oxigênio, negativa.

7. + 7
Ligações de hidrogênio

8. + 8
No que a água se liga?

9. + 9
Como dissolve os compostos?
n Hidratação dos ions de sais cristalinos.
n Carga ionica praticamente neutralizada.

10. + 10
Compostos apolares em água
n Restringem as possíveis orientações da molécula de água.
n Ordenamento reduz entropia.
n Variação de energia livre é desfavorável.

11. + 11
Lipídeos na água

12. + 12
Lipídeos na água

13. + 13
Ionização da água e de ácidos e
bases fracas
n Constante de equilíbrio da inonização da água.
n H2O <=> H+ + OH-
n Ácidos fracos contribuem com um H+.
n Bases fracas consomem um H+.
n Concentração total de H+ é o pH.

14. + 14
A constante de equilíbrio da água
n Concentração da água é 55,5M (1000 g/L)/(18,015 g/mol).

15. + 15
Escala de pH
n pH = log 1/[H+] = -log [H+]
n Escala LOGARÍTMICA!

16. + 16
Ácidos e bases fracas
n Ácidos e bases fortes são completamente ionizados.
n Ácidos e bases fracas estão nos sistemas biológicos.
n Função de regulação.
n Doador + Aceptor de proton = par conjugado ácido-base.
n Tendência
de um ácido (HA) perder um H+ e formar sua base
conjudaga (HA-) é dada pela constante de equilíbrio (Keq)

17. + 17
pKA

18. + 18
Curva de titulação
n Usada
para determinar quantidade
de um ácido em uma solução.
n Usa-se
uma base forte (NaOH) com
concentração conhecida.
n NaOHé adicionado até o ácido ser
neutralizado.
n Gráfico
pH x Quantidade de NaOH
adicionado.

19. + 19
Tamponamento em sistemas
biológicos
n Processo celular depende de pH ótimo.
n Grupos
amino e carboxil protonado de aminoácidos agem
como ácidos fracos.
n Tampões - misturas de ácidos fracos e suas bases conjugadas.
n Tendema resistir a mudanças no pH quando pequenas
quantidades de ácidos ou bases são adicionadas.

20. + 20
Tamponamento

21. + 21
Equação de Henderson-
Hasselbalch
n Calcular
o pKa, dado o pH e a razão molar de doador e aceptor
de protons.
n Calcular
o pH, dado o pKa e a razão molar de doador e aceptor
de protons.
n Calcular
a razão molar de doador e aceptor de protons, dados
pKa e pH.

22. + 22
A água como reagente