Uma pessoa saudável apresenta um pH sanguíneo entre 7,35 e 7,45 ; que é mantido devido ao organismo utilizar de vários tampões, sendo um dos principais o tampão do plasma que é composto pelo ácido carbônico (H2CO3) e do íon bicarbonato (HCO3-). Ainda, quando ocorre liberação excessiva do ácido lático e de outras substâncias ácidas resultantes do metabolismo, é causada uma ‘acidose metabólica’. O equilíbrio químico do tampão citado pode ser representado pela seguinte equação química:
\mathrm{CO} 2(\mathrm{~g})+\mathrm{H} 2 \mathrm{O}(\mathrm{I}) \leftrightarrow \mathrm{H} 2 \mathrm{CO} 3(\mathrm{aq}) \leftrightarrow \mathrm{H}+(\mathrm{aq})+\mathrm{HCO}-3(\mathrm{aq})
Considerando que no processo de respiração, uma maior taxa de respiração implica numa maior liberação/eliminação de gás carbônico pelo organismo, responda e justifique:
O que acontece com o pH do sangue quando uma pessoa está com pneumonia?

Passo 1

O enunciado dá as seguintes informações e pergunta o que acontece com o pH sanguíneo na pneumonia:
  • Uma pessoa saudável tem pH sanguíneo entre 7,35 e 7,45.
  • O tampão plasmático importante é o par ácido carbônico / bicarbonato, representado pela reação (copiada do enunciado):
\mathrm{CO}_2(g)+\mathrm{H}_2O(l)\rightleftharpoons \mathrm{H}_2CO_3(aq)\rightleftharpoons \mathrm{H}^+(aq)+\mathrm{HCO}_3^-(aq)
  • No processo respiratório, maior taxa de respiração implica maior eliminação de \mathrm{CO}_2.
  • Pergunta: O que acontece com o pH do sangue quando uma pessoa está com pneumonia? (justifique)

Passo 2

Vamos entender, passo a passo, como o equilíbrio químico acima controla o pH.
  • O pH mede a concentração de íons hidrogênio: \mathrm{pH}=-\log[\mathrm{H}^+]. Quanto maior [\mathrm{H}^+], menor o pH (mais ácido).
  • Na reação
\mathrm{CO}_2+\mathrm{H}_2O\rightleftharpoons \mathrm{H}_2CO_3\rightleftharpoons \mathrm{H}^+ + \mathrm{HCO}_3^-,
o \mathrm{CO}_2 dissolvido forma \mathrm{H}_2CO_3 que pode liberar \mathrm{H}^+. Assim, mais \mathrm{CO}_2 disponível tende a aumentar [\mathrm{H}^+] (tornando o sangue mais ácido); menos \mathrm{CO}_2 tende a diminuir [\mathrm{H}^+] (tornando o sangue mais alcalino).
  • Esse é um exemplo do princípio de Le Châtelier: se você aumenta a concentração de reagente ( \mathrm{CO}_2), o equilíbrio se desloca para a direita produzindo mais \mathrm{H}^+; se diminui \mathrm{CO}_2, o equilíbrio vai para a esquerda, consumindo \mathrm{H}^+.

Passo 3

Conectando respiração e equilíbrio:
  • A respiração elimina \mathrm{CO}_2. Logo:
    • hiperventilação (respirar muito) \Rightarrow diminui p\mathrm{CO}_2 no sangue \Rightarrow menos \mathrm{H}_2CO_3 e menos \mathrm{H}^+ \Rightarrow pH sobe (alcalose).
    • hipoventilação (respirar pouco / trocar pouco gás) \Rightarrow aumenta p\mathrm{CO}_2 no sangue \Rightarrow mais \mathrm{H}_2CO_3 e mais \mathrm{H}^+ \Rightarrow pH cai (acidose).
  • Na pneumonia frequentemente há comprometimento da troca gasosa (os pulmões não conseguem eliminar \mathrm{CO}_2 adequadamente), o que leva à retenção de \mathrm{CO}_2 (hipercapnia).

Passo 4

Usando a fórmula quantitativa (Henderson–Hasselbalch adaptada ao sistema bicarbonato/carbono):
\mathrm{pH}=6,1+\log\!\left(\frac{[\mathrm{HCO}_3^-]}{0,03\cdot p\mathrm{CO}_2}\right),
onde:
  • 6,1 é a \mathrm{p}K_a aproximada do par \mathrm{H}_2CO_3/\mathrm{HCO}_3^-,
  • [\mathrm{HCO}_3^-] é a concentração de bicarbonato (em mmol/L),
  • p\mathrm{CO}_2 é a pressão parcial de \mathrm{CO}_2 (em mmHg),
  • o fator 0,03 relaciona p\mathrm{CO}_2 com a concentração de \mathrm{CO}_2 dissolvido (unidades fisiológicas).
Exemplo numérico (para intuir o efeito):
  • Valores normais: [\mathrm{HCO}_3^-]=24 mmol/L e p\mathrm{CO}_2=40 mmHg. \mathrm{pH}=6,1+\log\!\left(\frac{24}{0,03\cdot 40}\right)=6,1+\log(20)=6,1+1,301\approx 7,40.
  • Se p\mathrm{CO}_2 aumenta para 60 mmHg (retenção de \mathrm{CO}_2): \mathrm{pH}=6,1+\log\!\left(\frac{24}{0,03\cdot 60}\right)=6,1+\log\!\left(\frac{24}{1,8}\right)=6,1+\log(13,33)\approx 6,1+1,125\approx 7,23.
Observe que o aumento de p\mathrm{CO}_2 diminuiu o pH (ficou mais ácido). Esse cálculo mostra claramente o efeito de retenção de \mathrm{CO}_2.

Passo 5

Aplicando isso à pneumonia:
  • Pneumonia costuma prejudicar a ventilação e a troca gasosa, levando à retenção de \mathrm{CO}_2 (a pessoa não elimina \mathrm{CO}_2 tão bem).
  • Retenção de \mathrm{CO}_2 aumenta p\mathrm{CO}_2 sanguíneo, deslocando o equilíbrio para a direita e aumentando [\mathrm{H}^+].
  • Logo, o pH do sangue diminui — isto é, ocorre acidose. Como a causa é pulmonar (retenção de \mathrm{CO}_2), chamamos isso de acidose respiratória.
  • A curto prazo os rins podem tentar compensar aumentando [\mathrm{HCO}_3^-], mas essa compensação é lenta (horas/dias) e não evita a queda inicial do pH.

Passo 6

Resumo didático rápido (memorização para prova):
  • Mais \mathrm{CO}_2 → mais \mathrm{H}_2CO_3 → mais \mathrm{H}^+ → pH menor (acidose).
  • Pneumonia → troca gasosa prejudicada → retenção de \mathrm{CO}_2 → pH do sangue diminui → acidose respiratória.

Resposta

O pH do sangue diminui (fica mais ácido): ocorre acidose respiratória devido à retenção de \mathrm{CO}_2 que desloca o equilíbrio para a direita e aumenta [\mathrm{H}^+].

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