A morfina
é um fármaco narcótico empregado usualmente no controle de dores agudas e administrada de forma intravenosa na concentração de
do fármaco. Uma solução análoga constituída de morfina e água deionizada pode ser facilmente reproduzida em um laboratório de química geral. Calcule o pH da respectiva solução.
Explique sua resposta.
Explique sua resposta.
Passo 1
O enunciado pede que eu calcule o pH de uma solução de morfina em água deionizada preparada na concentração de
. As informações relevantes que temos são:
- fórmula molecular da morfina:
(vou usar isto para calcular a massa molar); - concentração fornecida:
(equivalente a ).
A tarefa é transformar essa informação em concentração molar e a partir disso determinar o pH da solução. Nada mais foi pedido.
Passo 2
Calcular a massa molar da morfina a partir da fórmula
. Vou somar as massas atômicas aproximadas (valores comuns usados em cálculos de química geral):
,
,
,
.
Calculemos:
Calculemos:
Agora converto a concentração em massa para concentração molar. Temos
. Assim
Passo 3
Identificar o comportamento ácido/base da morfina (explicação didática): morfina é uma amina terciária orgânica (ela possui um átomo de
que pode aceitar prótons). Compostos com nitrogênio como esse atuam como bases fracas em água: eles reagem com água para formar a base protonada
e íons hidroxila
. Para descrever quantitativamente usamos a constante de acidez do cátion protonado
, que é dada por
do ácido conjugado, ou comumente usamos o
desse ácido conjugado. Para a morfina a constante de acidez do íon protonado (valor tabulado) corresponde a
Explicando o que isto significa:
implica que o ácido conjugado
tem
. Como lidamos com a base
, é útil obter
pela relação
onde
(constante de ionização da água a
). Assim
Passo 4
Calcular
numericamente usando
:
logo
Passo 5
Montar o equilíbrio ácido-base e a expressão de
. Reação:
Se a concentração inicial de
é
e assumimos que
é a concentração de
formada (ou seja, a quantidade ionizada), então em equilíbrio:
A expressão da constante
é
Como
é pequeno e a base é relativamente diluída, podemos usar a aproximação usual
, que simplifica para
Passo 6
Calcular numericamente
:
Calcular
e então
:
Passo 7
Verificar a validade da aproximação
:
ou seja, muito menor que
, então a aproximação é válida e o resultado é confiável. Comentário final didático e prático: a morfina tem também grupos fenólicos pouco ácidos, mas a presença da amina (base) domina o comportamento ácido-base em água pura e torna a solução básica; em formulações reais para uso intravenoso costuma-se ajustar/bufferar o pH para valores fisiológicos, mas aqui, em água deionizada simples e sem tampão, o cálculo acima é apropriado.