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Biofísica
Aula 2: Água e Equilíbrio ácido básico e peagametria
Água
A água é a substância mais abundante do sistema vivo, com cerca de 70% da massa da maioria dos organismos. O homem tem cerca de 75% de água. A força de atração entre as moléculas de água e a tendência da água de se ionizar são importantes para entender estrutura e função das biomoléculas. A molécula de H2O e seus produtos de ionização H+ e OH- influenciam as propriedades de todos os componentes celulares.
1L de água - Massa aproximada de 1kg - 1 mol de água = 18 daltons - C H2O = 55,5 M - A água é um líquido muito concentrado, as soluções biológicas variam de 0,1 a 0,3 M - A água pura tem reação neutra, a 25ºC, pH = 7,0 e pOH = 7
A natureza polar da molécula de água A natureza polar da molécula de água Molécula assimétrica com ligações polares: elétrons são compartilhados de forma desigual entre átomos. Eletronegatividade: tendência que um átomo tem de atrair elétrons para si. Na ligação O-H em água, o O2 é mais eletronegativo que H2, os elétrons ficam mais próximos de O2 formando carga parcial negativa (2-).
Polar x Apolar
Ligações polares da H2O (grande diferença de eletronegatividade O-H)
Ligações apolares do metano (pequena diferença de eletronegatividade: compartilhamento de elétrons é equilitário)
Geometria da molécula Dióxido de carbono: molécula apolar, com ligações polares. Uma molécula pode possuir ligações polares mesmo sendo apolar. CO2 tem ligações C-O polares Mas em função da geometria linear da molécula, a atração dos elétrons pelo oxigênio de uma das ligações é cancelada pela atração em sentido oposto pelo oxigênio do outro lado da molécula.
Geometria da H2O – Dipolo A água tem um ângulo de 105 graus e o compartilhamento de elétrons não é cancelado. Os elétrons de ligação tem mais probabiliddade de estarem perto do átomo de oxigênio do que dos de hidrogênio. Moléculas com extremidades + e – são chamadas dipolos.
Interações íon-dipolo e dipolo-dipolo Ocorre somente para compostos polares. Compostos polares que se dissolvem em água são moléculas que contêm 1 ou + átomos eletronegativos (oxigênio e nitrogênio).
Um caso especial de interação dipolo-dipolo: Pontes de Hidrogênio
Interação não-covalente de natureza eletrostática (fraca)
Um caso especial de interação dipolo-dipolo: Pontes de Hidrogênio Doador de ponte de hidrogênio: ligação H covalente com átomo eletronegativo.
Aceptor de ponte de hidrogênio: átomo eletronegativo que contribui com par de eletrons não compartilhado.
Equilíbrio ácido básico e peagametria
Brönsted-Lowry
Ácidos = doadores de prótons (íons de hidrogênio) Bases = aceptoras de prótons (íons de hidrogênio)
Ácidos Fortes: dissociação completa, liberam totalmente o H+ e formam H3O em alta concentração. Ácidos Fracos: pouca dissociação, liberam parcialmente o H+ e formam H3O em baixa concentração. Como saber a quantidade de H que um ácido libera? Como saber a força de um ácido?
Ácidos e Acidez A acidez é exercida pelo H+ (H3O), e não pelo ácido molecular
Constante de dissociação = Ka
- Cada ácido possui um Ka com um valor numérico fixo em uma dada temperatura. - Ka é maior para ácidos completamente dissociados, ou seja, para ácidos fortes.
pH e pOH
Ka Constante de dissociação de alguns ácidos Ácido acético → íon acetato
