Faça o que se pede:
a) Calcular a relação
no plasma sanguíneo em pH 7,4 (
).
b) Calcular a relação
no plasma sanguíneo
c) Qual dos dois pares ácido-base conjugados é o tampão mais eficiente em uma amostra de plasma sanguíneo. Justifique.
a) Calcular a relação
b) Calcular a relação
c) Qual dos dois pares ácido-base conjugados é o tampão mais eficiente em uma amostra de plasma sanguíneo. Justifique.
Passo 1
O enunciado pede três coisas distintas:
- (a) Calcular a razão
no plasma para sabendo . - (b) Calcular a razão
no plasma para sabendo . - (c) Dizer qual dos dois pares ácido/base conjugados é o tampão mais eficiente no plasma e justificar.
Informações dadas que vamos usar:
, para o par bicarbonato/
tem
, e para o par fosfato tem
. Não há outras informações ocultas; podemos usar a equação de Henderson–Hasselbalch para obter as razões pedidas.
Passo 2
Apresento a ferramenta principal (expliquei passo a passo porque é essencial saber usá-la na prova).
A equação de Henderson–Hasselbalch é:
Aqui:
-
é o pH da solução (aqui ). -
é o log negativo da constante de dissociação do ácido: . -
é a concentração da forma básica (por ex. ou ). -
é a concentração da forma ácida (por ex. ou ).
Para obter a razão pedida isolamos a fração:
Então, para cada item basta calcular
. Vou mostrar como calcular esses potes de dez manualmente (sem pular passos).
Passo 3
Cálculo do item (a). Primeiro compute a diferença de pH:
Portanto
Para avaliar
podemos separar em potência inteira e parte fracionária:
Agora precisamos de
. Uma forma prática é decompor
como
e usar valores aproximados conhecidos:
Multiplicando:
Logo
Portanto a razão pedida no item (a) é aproximadamente
.
Passo 4
Cálculo do item (b). Primeiro a diferença de pH:
Então
Avaliar
: um valor conhecido ou pelo antilog dá
Arredondando para duas casas decimais (como costume em problemas práticos):
Então a razão do item (b) é aproximadamente
.
Passo 5
Agora a parte conceitual e a justificativa (importante para a prova): o que significa “tampão mais eficiente”?
Um tampão (buffer) é uma combinação de ácido fraco e sua base conjugada que resiste a variações de pH quando pequenas quantidades de ácido ou base são adicionadas. Duas observações-chave que costumam cair em prova e ajudam a responder (c):
- A capacidade tampão máxima ocorre quando as concentrações das duas formas são comparáveis, isto é, quando
. Pela equação de Henderson–Hasselbalch, isso corresponde a (porque se então a razão é ). - Um tampão é eficaz aproximadamente quando
está dentro de cerca de unidade de . Quanto mais longe o pH estiver do pKa, mais uma das formas domina e a capacidade de neutralizar o outro tipo (ácido ou base adicionados) cai.
Passo 6
Aplicando essas regras aos nossos resultados numéricos:
- Para o par bicarbonato/
encontramos razão : isso mostra que, no pH do plasma, quase toda a espécie está na forma básica ( ) e há muito pouco disponível para neutralizar adições de base; além disso está muito longe de (diferença unidades), bem além de . - Para o par fosfato encontramos razão
: isso indica que as duas formas estão presentes em quantidades comparáveis (a razão está bem próxima de ), e está muito próximo de (diferença ), ou seja dentro da faixa eficaz de .
Passo 7
Conclusão e justificativa direta para (c):
- O tampão mais eficiente, considerando apenas a proximidade entre
e e a razão , é o par , porque seu está muito próximo do pH plasmático e sua razão está perto de , ou seja, ambas as formas estão em concentrações comparáveis e podem neutralizar tanto ácidos quanto bases adicionados.
(Observação prática: embora na fisiologia sistêmica o sistema bicarbonato/
seja crucial por estar acoplado à respiração, a eficiência tampão local em uma amostra fechada de plasma, puramente em termos de pKa vs pH e razão ácido/base, favorece o par fosfato.)
Resposta
(a)
(b)
(c)
(b)
(c)