TITULAÇÃO E DETERMINAÇÃO DE PKa

INTRODUÇÃO

A água é essencial para o organismo, pois hidrata e lubrifica, controla temperatura corporal e atua na desidratação e na obtenção de líquidos em alimentos. Influencia em todos os tipos de componentes celulares, como nos seus produtos de ionização e pH. A água é primordial para a manutenção da vida, com aproximadamente 70% do nosso organismo composto por água.

O meio para a maioria das reações bioquímicas é a água. Reatantes e produtos de reações metabólicas, nutrientes, assim como produtos de descarte, dependem da água para o transporte dentro e entre as células. (VOET, 2002)

Figura 01: Molécula de água. [http://planetaquimica1.blogspot.com/2009/12/estrutura-da-materia.html]

A água é o solvente no qual ocorre a maioria das reações bioquímicas, e suas propriedades são essenciais para a formação de estruturas macromoleculares e o progresso de reações químicas. (STRYER, 2008)

No livro do Donald Voet, explica a frase: “a água é o solvente universal”. Por ela poder dissolver um número maior de vários tipos de substâncias e numa proporção maior do que outro solvente, ela recebe esse titulo de ser o solvente universal.

O potencial hidrogeniônico (pH) é importante para entender sobre o assunto. Ele é o produto iônico da água, que mede o grau de acidez, neutralidade ou alcalinidade de uma solução. As soluções ácidas são aquelas em que seu pH está abaixo de sete, soluções básicas são aquelas onde o pH está acima de sete, sendo que a água pura apresenta pH equivalente a sete.

É importante frisar que o pH varia inversamente da concentração de H+. Desse modo, o aumento de [H+] reduz o pH enquanto a diminuição, o eleva. (MOTTA, 2003).

Os ácidos e as bases expressam comportamentos diferentes, os dois constituem um par conjugado ácido-base. As características dos ácidos é que eles possuem a tendência de perder prótons numa solução aquosa, quanto mais forte o ácido, maior a sua tendência de perder o próton, fazendo com que seja diferenciada pela constante de equilíbrio.

É de ressaltar que alguns os comportamentos dos ácidos e bases fracos, quando não são totalmente ionizados quando dissolvidos na água não há semelhança.

Figura 02: A escala de pH (e pOH). [http://pt.wikibooks.org/wiki/Bioqu%C3%ADmica/pH,_pKa_e_solu%C3%A7%C3%B5es_tamp%C3%A3o]

O pKa é uma grandeza que permite saber a força de um ácido, quanto maior for o pka menor o poder de ionização, e quanto menor for maior o seu poder de ionização. Pode ocorrer do pH de uma solução aquosa ser igual ao pKa quando o ácido for fraco.

A titulação é usada para determinar a quantidade de um ácido de certa solução. Um volume medido de um ácido é titulado com a solução de uma base forte, usualmente hidróxido de sódio (NaOH), de concentração conhecida. O NaOH é adicionado aos poucos até que o ácido seja totalmente neutralizado aos poucos, determinado com um corante indicador ou um pH metro.

Quando o pH é igual a pKa, a concentração da forma desprotonada do grupamento ou molécula é igual à concentração da forma protonada; o processo de desprotonação está na metade do término. (STRYER, 2008)

Uma representação do pH contra a quantidade de NaOH adicionada a uma curva de titulação revela o pKa, do ácido fraco.

O momento marcante na curva de titulação de ácido fraco é quando mostra um ácido fraco e seu ânion, ou seja, o par conjugado de ácido-base, podendo agir como sistema tampão.

Figura 03: Titulação [http://www.infoescola.com/quimica/titulacao-acido-base]

O processo de adicionar gradualmente quantidades conhecidas de reagente a uma solução com a qual ele reage, enquanto são monitorados os resultados, é chamado de titulação. (STRYER, 2008).

Os tampões são soluções que resistem a alterações bruscas de pH quando são adicionadas pequenas quantidades de H+ ou OH-. Os tampões simples são formados por um ácido conjugado e uma base conjugada. Os líquidos intracelulares e extracelulares dos organismos são dependentes dos sistemas tampões para a manutenção da vida.

A resistência a mudanças no pH de um tampão depende de dois fatores: a concentração do tampão e a relação molar entre a base conjugada e o ácido conjugado.

A capacidade máxima de tamponamento de uma solução consiste em iguais quantidades de um ácido fraco e sua base conjugada.

TITULAÇÃO E ZONA TAMPÃO DE UM PAR CONJUGADO ÁCIDO/BASE

O pKa é uma grandeza que permite saber a força de um ácido de forma mais intuitiva que através do valor de Ka. Quanto menor é o pKa de um ácido, maior é a sua tendência a ionizar-se e, consequentemente, mais forte é o ácido.

Quando o pH de uma solução aquosa contendo um ácido fraco é igual ao pKa desse ácido, [HA]=[A-]. O valor de pKa de um ácido pode ser facilmente calculado através de uma curva de titulação. Uma titulação consiste na adição de uma base a uma solução aquosa de um ácido (ou um ácido a uma solução aquosa de uma base) em pequenas quantidades, medindo-se o pH da solução após cada adição. A solução que se adiciona é chamada titulante e a que sofre a adição é titulada. O resultado de tais medições (título) é uma curva de forma sinusoidal em que o centro geométrico corresponde ao pKa do ácido. Num contexto bioquímico, interessa saber as propriedades de ácidos e bases fracos, pelo que as titulações destes são sempre feitas com bases e ácidos fortes, respectivamente.

Ao adicionar-se uma base forte como, por exemplo, o hidróxido de sódio (NaOH), esta dissocia-se totalmente em solução, havendo então ânions OH- que podem combinar-se com o H+ "livre", formando H2O. Esta reação força a diminuição da concentração de H+ em solução; o ácido terá de se dissociar um pouco mais para compensar esta "falta" de H+, atingindo-se novo equilíbrio entre ácido e a sua base conjugada. À medida que se acrescenta mais OH-, cada vez mais ácido se dissocia. Chega-se então a um ponto em que metade de HA que existia no início encontra-se sob a forma da sua base conjugada.

À medida que se acrescenta mais OH-, o pH continua a subir e o ácido a dissociar-se. No fim da titulação,