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Propriedades das soluções CAPÍTULO 3
consideráveis e o pH será alterado. A habilidade de um
tampão de resistir aos efeitos de ácidos e bases é uma
propriedade importante do ponto de vista prático. Esta
habilidade é expressa em termos da capacidade de tamponamento
(β). Ela pode ser definida como igual à quantidade
de ácido ou base forte, expressa em mols de íon
H + ou OH − , necessária para alterar o pH de um litro
do tampão em uma unidade de pH. Dos comentários
anteriores, deve ficar claro que a capacidade de tamponamento
aumenta conforme a concentração dos componentes
do tampão aumenta. Além disso, a capacidade
também é afetada pela razão entre as concentrações do
ácido fraco e seu sal, sendo a capacidade máxima (b max )
obtida quanto a razão entre ácido e sal é = 1, ou seja,
o pH é igual ao pK a do ácido.
Os componentes de vários sistemas-tampão e as
concentrações necessárias para produzir diferentes pH
estão listados em vários livros de referência, como as
farmacopeias. Ao selecionar um tampão apropriado, o
valor do pK a do ácido deve ser próximo ao pH necessário
e a compatibilidade dos componentes com outros
ingredientes no sistema deve ser considerada. A toxicidade
de componentes do tampão também deve ser
levada em conta se a solução for usada para fins
medicinais.
Propriedades coligativas
Quando um soluto não volátil é diluído em um solvente,
certas propriedades da solução resultante são basicamente
independentes da natureza do soluto e são determinadas
pela concentração de partículas do soluto. Essas
propriedades são chamadas de propriedades coligativas.
No caso de um soluto não eletrolítico, as partículas de
soluto serão moléculas, mas, se o soluto é um eletrólito,
seu grau de dissociação determinará se as partículas serão
apenas íons ou se uma mistura de íons e moléculas não
dissociadas.
A propriedade coligativa mais importante no aspecto
farmacêutico é a pressão osmótica. Entretanto, como
todas as propriedades coligativas estão relacionadas
umas com as outras em virtude da sua dependência
comum da concentração de moléculas do soluto, outras
propriedades coligativas (como redução da pressão de
vapor do solvente, elevação do seu ponto de ebulição e
redução do seu ponto de fusão) são de interesse
farmacêutico. As observações dessas outras propriedades
oferecem alternativas às medidas da pressão osmótica
como método para comparar as propriedades
coligativas de diferentes soluções
Pressão osmótica
A pressão osmótica de uma solução é a pressão externa
que deve ser aplicada a uma solução para evitar que
ela seja diluída pela entrada de solvente por um processo
conhecido como osmose. Esse consiste na difusão
espontânea de solvente de uma solução de baixa concentração
de soluto (ou solvente puro) para uma mais
concentrada por meio de uma membrana semipermeável.
Esse tipo de membrana separa as duas soluções e
é permeável apenas a moléculas do solvente (ou seja,
não às do soluto).
Embora o processo ocorra espontaneamente sob
temperatura e pressão constantes, as leis da termodinâmica
indicam que ele será acompanhado por redução
na energia livre (G) do sistema. Essa energia livre pode
ser encarada como a energia disponível para a realização
de trabalho útil. Quando se consegue uma posição
de equilíbrio, não resta diferença entre as energias dos
estados que estão em equilíbrio. A taxa de aumento
na energia livre de uma solução causada por um
aumento no número de mols de um componente é
determinada pela energia livre molar parcial ( G ) ou
pelo potencial químico (µ) daquele componente. Por
exemplo, o potencial de solvente em uma solução
binária é dado pela Equação 3.24. Os subscritos fora do
parêntese do lado esquerdo indicam que a temperatura,
a pressão e a quantidade de componente 1 (o soluto,
neste caso) permanecem constantes:
⎛ ∂G⎞
⎝
⎜
∂ ⎠
⎟ = G2 = µ 2
n
2 TPn , , 1
(3.24)
Uma vez que (por definição) apenas moléculas do
solvente podem passar através de uma membrana
semipermeável, a força-motriz (driving force) para
osmose surge da desigualdade de potenciais químicos
do solvente nos lados opostos da membrana. Assim, a
direção de fluxo osmótico é da solução diluída (ou do
solvente puro), em que o potencial químico do solvente
é maior, devido à maior concentração de moléculas
de solvente, para a solução mais concentrada, na
qual a concentração e, consequentemente, o potencial
químico do solvente são reduzidos pela presença de
mais soluto. O potencial químico do solvente na
solução mais concentrada pode ser aumentado, forçando-se
as moléculas a uma proximidade maior sob a
influência de uma pressão aplicada externamente. A
osmose pode ser prevenida por tais meios – daí o
termo pressão osmótica.
A relação entre a pressão osmótica (π) e a concentração
de um não eletrólito é definida para soluções
diluídas. Presume-se que estas apresentam comportamento
ideal pela equação de van’t Hoff (Equação
3.25):
πV
= n 2 RT
(3.25)
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