Ácidos e Bases

Algumas substâncias, chamadas ácidos, liberam íons hidrogênio (H⁺), essencialmente prótons, quando se dissolvem em água. Outras substâncias, chamadas bases, aceitam prótons quando estão em solução aquosa. Prótons são altamente reativos e podem danificar matéria orgânica. Em geral, a concentração de prótons em um meio aquoso tem grande impacto nos organismos e precisa ser rigidamente regulada.

Esta seção discutirá ácidos, bases e a escala de pH.

Ácidos

Quando ácidos se dissolvem em água, eles se ionizam e liberam íons H⁺ (prótons). Um ácido forte, como o ácido clorídrico (HCl), dissocia-se completamente em íons H⁺ e Cl⁻. Um ácido fraco, como o ácido acético (CH₃COOH), por outro lado, não se dissocia completamente, pois uma quantidade considerável da molécula inicial não é ionizada. Quanto maior a concentração de H⁺, maior é a acidez.

Bases

Enquanto ácidos são doadores de H⁺, bases são essencialmente aceitadoras de H⁺. Em solução, uma base forte como o hidróxido de sódio (NaOH) se dissocia completamente em íons Na⁺ e OH⁻. Os íons OH⁻ resultantes (hidróxido) combinam-se com prótons e formam moléculas de água. A amônia (NH₃) é outra base que recebe prótons para formar amônio (NH₄⁺). Ela é uma base fraca, porque apenas uma certa porcentagem das moléculas de amônia em solução aceita prótons. Quanto maior a capacidade de aceitar H⁺, mais forte é a base.

A escala de pH

A acidez ou basicidade de uma solução é medida pela escala de pH, que varia de 0 a 14. A maior acidez ocorre em pH 0, e soluções menos ácidas têm valores de pH mais altos. Uma solução neutra, por exemplo água pura, tem pH 7, e valores de pH mais altos indicam basicidade, que atinge o máximo em pH 14. A figura mostra alguns exemplos de soluções com suas faixas de pH. A escala de pH se baseia na concentração de íons H⁺ e é logarítmica: em pH 4, por exemplo, a concentração de H⁺ é 10 vezes maior que em pH 5.

Sistemas tampão

Como mudanças na concentração de prótons podem ter grande impacto bioquímico, os organismos usam tampões para manter o pH constante. Sistemas tampão geralmente consistem em um ácido fraco e sua base correspondente (conjugada). O pH do sangue humano (7,4) é regulado pelo sistema tampão bicarbonato/ácido carbônico mostrado aqui, composto por ácido carbônico e sua base conjugada, bicarbonato. Prótons adicionais são absorvidos por um deslocamento do equilíbrio da reação em direção ao ácido carbônico e à formação de dióxido de carbono e água, evitando alterações no pH.