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 hipoventilação (acidose respiratória).

Passo 1

O enunciado pede para entender como o sistema tampão bicarbonato/carbonato reage num episódio de hipoventilação (acidose respiratória). O conteúdo envolve os equilíbrios
\mathrm{CO}_2 + \mathrm{H}_2\mathrm{O} \rightleftharpoons \mathrm{H}_2\mathrm{CO}_3 \rightleftharpoons \mathrm{H}^+ + \mathrm{HCO}_3^-
e a aplicação do princípio de Le Chatelier e da equação de Henderson–Hasselbalch para explicar a moderação da variação de pH.

Passo 2

O tampão atua porque o par conjugado ácido/base \mathrm{H}_2\mathrm{CO}_3/\mathrm{HCO}_3^- pode consumir ou liberar íons \mathrm{H}^+. A equação de Henderson–Hasselbalch relaciona o pH sanguíneo com as concentrações desse par:
\mathrm{pH} = \mathrm{p}K_\mathrm{a} + \log\frac{[\mathrm{HCO}_3^-]}{[\mathrm{H}_2\mathrm{CO}_3]}
Em condições normais, \mathrm{p}K_\mathrm{a}\approx6{,}1 e o corpo mantém a razão [\mathrm{HCO}_3^-]/[\mathrm{H}_2\mathrm{CO}_3] em torno de 20: 1 para pH \approx 7,4.

Passo 3

Na hipoventilação diminui a eliminação de \mathrm{CO}_2 pelos pulmões, de modo que a pressão parcial de \mathrm{CO}_2 ( p\mathrm{CO}_2) no sangue aumenta. Pelo princípio de Le Chatelier, o equilíbrio
\mathrm{CO}_2 + \mathrm{H}_2\mathrm{O} \rightleftharpoons \mathrm{H}_2\mathrm{CO}_3
desloja-se para a direita, gerando mais \mathrm{H}_2\mathrm{CO}_3.

Passo 4

O aumento de \mathrm{H}_2\mathrm{CO}_3 provoca maior dissociação
\mathrm{H}_2\mathrm{CO}_3 \rightleftharpoons \mathrm{H}^+ + \mathrm{HCO}_3^-
e, portanto, um acréscimo de \mathrm{H}^+ (queda de pH). O tampão amortiza essa queda porque parte do \mathrm{H}^+ recém-formado reage com a base conjugada:
\mathrm{H}^+ + \mathrm{HCO}_3^- \;\longrightarrow\; \mathrm{H}_2\mathrm{CO}_3
Esse consumo de \mathrm{H}^+ retarda a acidificação brusca.

Passo 5

No novo equilíbrio há aumento simultâneo de [\mathrm{H}_2\mathrm{CO}_3] e de [\mathrm{HCO}_3^-], mas a razão [\mathrm{HCO}_3^-]/[\mathrm{H}_2\mathrm{CO}_3] diminui, provocando só uma leve redução de pH segundo
\mathrm{pH} = 6{,}1 + \log\frac{[\mathrm{HCO}_3^-]}{[\mathrm{H}_2\mathrm{CO}_3]}.
Sem o tampão, o mesmo acréscimo de \mathrm{CO}_2 causaria variação de pH muito maior.

Resposta

Durante a hipoventilação o aumento de \mathrm{CO}_2 desloca os equilíbrios para a direita, elevando \mathrm{H}_2\mathrm{CO}_3 e liberando \mathrm{H}^+. O tampão atua consumindo parte desses íons por meio da reação \mathrm{H}^+ + \mathrm{HCO}_3^- \to \mathrm{H}_2\mathrm{CO}_3, de modo a reduzir o aumento de acidez no sangue e manter o pH o mais estável possível.

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