O sistema tampão bicarbonato/carbonato ( \mathrm{CO} 2+\mathrm{H} 2 \mathrm{O} \rightleftharpoons \mathrm{H} 2 \mathrm{CO} 3 \rightleftharpoons \mathrm{H}++ HCO3- ) é o principal responsável por controlar o pH sanguíneo em situações de alterações respiratórias. Explique como o sistema tampão atua para minimizar as variações de pH durante:
Um episódio de hiperventilação (alcalose respiratória).

Passo 1

O enunciado trata do sistema tampão bicarbonato–carbonato, que envolve os equilíbrios
\mathrm{CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^-}
e pede para explicar como esse tampão minimiza a variação de pH em hiperventilação (alcalose respiratória). Para resolver precisamos aplicar o princípio de Le Chatelier aos equilíbrios e usar a equação de Henderson–Hasselbalch:
\mathrm{pH} = pK_a + \log\frac{[HCO_3^-]}{[H_2CO_3]}

Passo 2

Durante a hiperventilação a eliminação de \mathrm{CO_2} pelos pulmões aumenta. Como [H_2CO_3] é proporcional à pressão parcial de \mathrm{CO_2}, uma queda em \mathrm{PCO_2} reduz [H_2CO_3] e, pela equação de Henderson–Hasselbalch, faz a razão \tfrac{[HCO_3^-]}{[H_2CO_3]} crescer, elevando o pH (tornando o sangue mais alcalino).

Passo 3

O tampão reage imediatamente a esse aumento de pH (equivalente à adição de base) por meio da reação do ácido carbônico neutralizando o excesso de base:
\mathrm{H_2CO_3 + OH^- \;\longrightarrow\; HCO_3^- + H_2O}
Nesse processo o ácido carbônico doa prótons para “consumir” a base, diminuindo a elevação do pH.

Passo 4

Microscopicamente, o que ocorre é o deslocamento do segundo equilíbrio:
\mathrm{H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^-}
para a direita, liberando \mathrm{H^+}. Esses prótons adicionais atenuam o excesso de alcalinidade e parcialmente restauram o pH.

Passo 5

Como resultado final, parte do \mathrm{H_2CO_3} dissocia, eleva ligeiramente [H^+] e forma mais \mathrm{HCO_3^-}, reduzindo a razão \tfrac{[HCO_3^-]}{[H_2CO_3]} em relação ao que ocorreria sem tampão. Isso faz o pH se aproximar mais do valor normal. A correção completa, porém, requer compensação renal de longo prazo (excreção de \mathrm{HCO_3^-}).

Resposta

Em hiperventilação ocorre queda de \mathrm{PCO_2} e de [H_2CO_3], elevando o pH; o tampão reage deslocando
\mathrm{H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^-}
para a direita, liberando \mathrm{H^+} que neutraliza parte da alcalose e forma mais \mathrm{HCO_3^-}, de modo a minimizar o aumento de pH.

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