Diapositiva 1 - Istituto Seghetti

Dissociazione dell’acqua
Uno dei capisaldi della teoria di Bronsted-Lowry è che l’acqua
può comportarsi da acido o da base, dissociandosi come OH- o
come H3O+:
H2O + H2O  OH- + H3O+
Un acido è tanto più forte quanto maggiore è il
valore della sua costante di dissociazione acida.
A-H + H2O
Ka =
=A
[A-] · [H3O+]
[AH]
+ H3
+
O
Ka
CH3COOH + H2O = CH3COO- + H3O+
1,8 ·10-5
CCl3COOH + H2O = CCl3COO- + H3O+
2,3 ·10-1
CF3COOH + H2O = CF3COO- + H3O+
5,9 ·10-1
Acidità crescente
CH3COOH > CCl3COOH > CF3COOH
Una base è tanto più forte quanto maggiore è il
valore della sua costante di dissociazione basica.
B + H2 O =
Kb =
+
BH
+
[BH+] · [OH-]
[B]
OH
ACIDO FORTE
Ka > 10
BASE FORTE
Kb > 10
Il pH di una soluzione è il logaritmo negativo in base 10 della
concentrazione dello ione ossonio, cioè pH = -log10 [H3O+]
Se la [H3O+] = 10-7 M = [OH-]
pH = 7
la soluzione è neutra
Se la [H3O+]  10-7 M
la [OH-] < 10-7 M
o
pH  7
la soluzione è acida
Se la [H3O+]  10-7 M
la [OH-] > 10-7 M
o
pH  7
la soluzione è basica
In una soluzione basica si ha:
[H+]  [OH-]
[H+] = [OH-]
[H2O]  [OH-]
[H+]  [OH-]
[OH-] = [O2-]
Se si aumenta di 1000 volte la concentrazione degli ioni (OH ) in una
soluzione con un pH iniziale di 5 quale valore di pH finale si ottiene?
pH 10
pH 9
pH 8
pH 14
pH 2
A quale pH, tra quelli indicati,
si ha la maggior
concentrazione di H+?
4
5
6
7
8
Una soluzione neutra e' caratterizzata:
da una pressione osmotica uguale a quella atmosferica
dalla concentrazione dell'idrogeno uguale a quella dell'ossigeno
dalla concentrazione dello ione idrogeno uguale a quella dello ione
ossigeno
dalla concentrazione dello ione idrogeno uguale a quella dello ione
ossidrile
da un composto contenente un egual numero di atomi di idrogeno e di
ossigeno
Si definiscono acidi deboli quelli che in soluzione non si dissociano
completamente, ma nei quali si instaura un proprio equilibrio tra la
forma dissociata e quella indissociata.
CH3COOH (acido acetico)
H+ + CH3COOMescolando soluzioni contenenti quantita' equimolecolari di NaOH e di
acido acetico si ottiene una soluzione:
acida
basica
neutra
colorata
nessuna di queste
Ka e Kb sono inversamente correlate tra loro. Più grande è il valore di Ka,
più piccolo è quello di Kb e viceversa.
Soluzioni tampone
Una soluzione tampone è una soluzione il cui pH non è
apprezzabilmente modificato dall’aggiunta di modiche
quantità di acidi o basi forti.
Una soluzione tampone è tipicamente formata da un
acido debole (o da una base debole) in presenza della
propria base coniugata (o del proprio acido coniugato).
Acido:
CH3COOH + H2O  CH3COO- + H3O+
Base coniugata CH3COO- + H2O  CH3COOH + OHModiche aggiunte di HCl o di NaOH vengono
“tamponate” rispettivamente dallo ione acetato e
dall’acido acetico.
Determinazione del pH di una soluzione tampone
L’equazione di Henderson-Hasselbalch consente di trovare il
pH di una soluzione tampone conoscendo le concentrazioni
dell’acido debole, della base coniugata, e la costante di
dissociazione acida (quindi il suo pKa).
[A-]
pH = pKa + log --------[HA]
Una soluzione tampone funziona come tale nell’intervallo di
pH compreso tra pKa - 1 e pKa + 1:
pKa - 1 < pH < pKa + 1
La scelta di una soluzione tampone dipende sempre dal valore
di pH che deve essere mantenuto costante.
TAMPONI FISIOLOGICI
Molte delle reazioni biochimiche che avvengono "in vivo"
si svolgono con lo sviluppo di idrogenioni, per cui, se
non ci fossero adeguati sistemi tampone, il variare del
pH porterebbe in un tempo più o meno breve
all'arresto delle reazioni stesse e quindi alla morte
delle cellule.
Il principale tampone biologico, sia per la sua quantità
che per la sua funzione biologica, è il sangue.
Il pH del sangue deve essere il più possibile costante,
circa 7.4, altrimenti si possono manifestare il coma
acidosico (pH < 7.0) o la tetania alcalosica (pH >
7.8). Pertanto le variazioni massime dal pH ottimale di
7.4 non possono superare il valore di ± 0.4 per non
andare incontro a pericolose patologie.
Il principale tampone biologico, sia per la sua
quantità che per la sua funzione biologica, è il
sangue.
Il pH del sangue deve essere il più possibile
costante, circa 7.4, altrimenti si possono
manifestare il coma acidosico (pH < 7.0) o la
tetania alcalosica (pH > 7.8). Pertanto le
variazioni massime dal pH ottimale di 7.4 non
possono superare il valore di ± 0.4 per non andare
incontro a pericolose patologie.
Il pH del sangue viene mantenuto più o meno costante
dal suo potere tampone dovuto ai tre sistemi acidobase coniugati:
(1) acido carbonico / bicarbonato,
(2) diidrogenofosfato / idrogenofosfato
(3) proteine / proteinati.
Il sistema (1) è il più importante in quanto viene
direttamente regolato dalla respirazione
I mammiferi di grossa taglia producono circa 1 Kg
di diossido di carbonio al giorno, pari a 22.7 moli,
ovvero a 577.7 litri a 37°C e 1 atm. Il trasporto
di questa grossa quantità di CO2
dal luogo di
produzione (tessuti) al luogo di eliminazione (alveoli
polmonari) è reso possibile dalla reazione
reversibile di idratazione con formazione di acido
carbonico:
(1)
CO2 + H2O
H2CO3

(reazione normalmente lenta ma velocizzata “in
vivo” dalla presenza dell’enzima anidrasi carbonica)
e dalla successiva reazione di dissociazione
dell'acido carbonico:
(2)
(reazione veloce)
H2CO3

H+ + HCO3–
Anche se oltre il 60% del diossido di carbonio
prodotto dai processi metabolici viene trasportato
dalle proteine del sangue e dei muscoli (emoglobina,
plasma proteine, mioglobina) tramite la formazione di
composti carboaminici (derivati dall'acido carbammico
H2N-COOH) :
(3)
Pr-NH2 + CO2

Pr-NH-COOH
una notevole quantità di CO2 subisce i processi (1) e
(2) e quindi si ha in soluzione un acido (H2CO3) e la
sua base coniugata (HCO3-), ossia un tampone.
I liquidi biologici, contenendo acidi e basi coniugate
di vario tipo e a diverse concentrazioni, sono in
pratica dei tamponi fisiologici. Ecco alcuni dei valori
di pH di alcuni fluidi biologici:
Sangue
Lacrime
Saliva
Succo gastrico
Latte
Urina
pH 7.35 - 7.45
pH 7.4 circa
pH 6.35 - 6.85
pH 0.9
pH 6.6 - 6.9
pH 4.4 - 8.0