Enunciado

A adição de uma pequena quantidade de um sal, como, por exemplo, de (NH4)2SO4, a uma solução contendo uma proteína carregada aumenta a solubilidade de proteína na água. Esse comportamento é chamado de efeito salting-in. Entretanto, a adição de grandes quantidades de sal diminui a solubilidade da proteína de tal modo que a proteína precipita na solução. Esse comportamento é chamado de salting-out e é muito utilizado pelos bioquímicos para isolar e purificar proteínas. Considere o equilíbrio P X s ⇄ P v a q + + v X a q - , onde P v + é uma proteína policatiônica de carga + v , e X - é seu contra-íon. Use o princípio de Le Chatelier e os princípios físicos por trás da teoria de Debye-Hückel para dar uma interpretação molecular para os efeitos supracitados.

Passo 1

Opaaaaa, gente!!! Mais uma vez nós aqui na quântica que quero mostrar pra vocês que vocês são tão capazes quanto qualquer outra pessoa de conseguir resolver esses problemas! Então, vem comigo!

Primeiro vamos reescrever a equação que nos foi passada, beleza?

P X p s ⇄ P v + a q + v X - a q

Passo 2

Esse processo aí de equilíbrio está sendo descrito por uma constante de solubilidade K s tal que temos o que mesmo?

K s = a p v + a X - v

Introduzindo coeficientes de atividades e concentrações, b, nós podemos obter o seguinte então agora:

K s = b p v + b X - v γ ± v + 1

Em baixas concentrações a gente pode usar a lei limite de Debye-Hückel como uma boa aproximação para nosso famoso γ , certo?

log ⁡ γ = - z + z - A I 1 2

Passo 3

Adicionando sal, como dito no enunciado, isso aumentará a concentração de I e a gente vai observando que com isso o valor do log ⁡ γ vai se tornado cada vez mais negativa. Entretanto, K s é uma constante de equilíbrio “verdadeira” de tal forma que não temos mudança em seu valor, ou seja, ele permanece ali, inalterado. Portanto, a concentração de P v + aumenta e a solubilidade da proteína aumenta proporcionalmente. Por sua vez para o efeito de salting-out é um pouco mais complicado e pode ser explicado pela falha da Lei limite de Debye- Hückel em altas concentrações. Onde para altas concentrações, podemos escrever:

log ⁡ γ = - z + A I 1 2 + K I

Onde K é nossa constante de salting-out. O princípio de Le Chatelier explica também que as moléculas de água são “amarradas” por interações íon-dipolo e torna indisponível para solvatação da proteína, fazendo com que haja diminuição da proteína.

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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