Was sind KATIONEN und wozu dienen sie?

Das Kationen Sie sind chemische Spezies, die in vielen lebenswichtigen Prozessen eine grundlegende Rolle spielen und vielfältige Anwendungen in Industrie und Medizin haben. Wenn du es im Detail wissen willst Was sind Kationen und wofür sind sie?, lesen Sie diese Lektion von einem LEHRER, wo wir sie Ihnen erklären.

Das Kationen Sie sind Atome oder Moleküle mit a positive Nettoladung. Das heißt, es sind diejenigen Atome oder Moleküle, bei denen die Anzahl der Protonen insgesamt die Anzahl der Elektronen übersteigt.

Diese chemische Spezies wird immer produziert durch den Verlust von Elektronen, da dies die einzigen geladenen Teilchen sind, die Atome oder Moleküle verlassen oder sich verbinden können. Das ist so, da Elektronen drehen sich um die Atomkern in einer Reihe von Bahnen (die Orbitale genannt werden) und die als Ganzes den elektronischen Kortex bilden, den äußersten Teil des Atoms.

Kationen kommen nur vor in freier Form in Lösung in polaren Lösungsmitteln wie Wasser. In fester Form finden wir sie

Bestandteil von ionischen Verbindungen, kombiniert mit Anionen; Bildung du gehst raus. Sind auch gefunden Bestandteil von metallischen Stoffen, in dem Kationen ein Netzwerk bilden, zwischen dem sich Elektronen in freier Form bewegen.

Nun, da Sie wissen, was Kationen sind, wollen wir die verschiedenen Typen entdecken, die es gibt. Es gibt zwei:

• Einatomische Kationen: Einatomige Kationen sind solche, die von einem einzelnen Atom gebildet werden. Dies sind Ionen metallischer Elemente, die eine sehr geringe Ionisationsenergie haben. Dies bedeutet, dass es sich um Atome handelt, die sich sehr leicht von den Elektronen ihrer äußersten Schale (Valenzschale) lösen lassen, um die Edelgasstruktur der Vorperiode zu erreichen. Diese elektronische Konfiguration impliziert eine hohe Stabilität und die metallischen Elemente nehmen sehr leicht kationische Formen an.
• Mehratomige Kationen: In diesem Fall handelt es sich um chemische Verbindungen, die aus Atomen verschiedener Elemente bestehen und eine positive Nettoladung aufweisen. Sie sind nicht sehr häufig, einige Beispiele sind: das Ammoniumion (NH4⁺), Hydronium (H3O⁺) oder Nitronium (NO2⁺).

Innerhalb der mehratomigen Kationen müssen wir auch organische Kationen berücksichtigen, sie sind organische Verbindungen (gebildet durch Kohlenstoff als Hauptelement) mit einer positiven Ladung. Diese Arten von Kationen sind normalerweise aromatischer Natur, dh sie bestehen aus Benzolringen.

Kationen sind chemische Spezies, seine Existenz impliziert keine intrinsische "Nützlichkeit". Von "Nützlichkeit" kann jedoch sowohl in Bezug auf die physikalisch-chemische als auch die biologische Bedeutung von Kationen in einer Vielzahl von Prozessen oder Phänomenen gesprochen werden. physische, die für das ordnungsgemäße Funktionieren des Körpers oder seine medizinischen Anwendungen oder industriellen Prozesse von Interesse sein können wirtschaftlich. Wenn du wissen willst wofür sind Kationen?, hier hinterlassen wir Ihnen einen Überblick über die häufigsten Anwendungen, beachten Sie!

Elektrochemische Gradienten einstellen

Kationen werden im Allgemeinen in unterschiedlichen Konzentrationen in der inneren und äußeren Umgebung gefunden. Dadurch ist es möglich, elektrochemische Gradienten in Medien aufzubauen, die durch eine semipermeable Membran wie die Zellmembran getrennt sind. Das Natrium- und Kaliumkationen Sie sind von entscheidender Bedeutung für die Aufrechterhaltung des elektrochemischen Gradienten in der inneren Umgebung lebender Organismen. Während das Kation K⁺ Es ist das am häufigsten vorkommende in der inneren Umgebung von Zellen, Natrium ist das am häufigsten vorkommende Kation in der Umgebung (Biotop). Beide Kationen sind an komplexen Transportmechanismen beteiligt.

Regulierung osmotischer Phänomene

Osmose besteht aus der passiven Diffusion (sie tritt spontan auf und erfordert keine Energiezufuhr) von Wasser durch eine Membran semipermeabel, von einem Medium mit hohen Konzentrationen einer Verbindung in Lösung zu einem Medium, in dem die Konzentration der Verbindung eher niedrig. Daher wird der Durchgang von Wasser durch die Membran durch die Konzentrationsunterschiede zwischen der inneren und äußeren Umgebung der Zelle bestimmt.

Stellen Sie den pH-Wert des internen Mediums fest

Der pH-Wert einer Lösung ist die Konzentration von Wasserstoffionen (H +) in einer Lösung. Dieser Parameter ist für das Überleben von Organismen von entscheidender Bedeutung und muss in engen Grenzen gehalten werden; um das ordnungsgemäße Funktionieren der Enzyme zu gewährleisten, die Stoffwechselreaktionen und andere lebenswichtige Funktionen regulieren.

Spezifische biologische Funktionen von Kationen

Neben der Beteiligung an der Aufrechterhaltung der Homöostase, dem pH-Wert des Mediums oder den elektrochemischen Gradienten; Einige Kationen erfüllen spezifische Funktionen im Körper. Zum Beispiel er Calciumkation (Ca²⁺) ist wichtig für die Muskelkontraktion Ja die Kationen Natrium (Na +) und Kalium (K +) sind grundlegend in der Übertragung von elektrischen Impulsen entlang des Axons von Neuronen.

Wir finden auch Kationen, die mit organischen Substanzen wie Proteinen oder anderen Biomolekülen assoziiert sind. Ist der Fall Eisen-Kation (Fe²⁺) das ist Teil des aktiven Zentrums der Hämoglobin und es ist wichtig für den Sauerstofftransport im Blut. Ein weiteres Beispiel ist das Kation Mangan (Mg2 +) welches Teil des aktiven Zentrums von Chlorophyll ist, das photosynthetisches Pigment der Pflanzen.

Als Teil von Salzen finden wir die Calcium in fester Form als Teil von Stütz- oder Schutzstrukturen wie Muscheln, Muscheln und von Skelett.

Medizinische und industrielle Anwendungen von Kationen

Kationen finden sowohl in freier Form (in Lösung) als auch als Teil von Salzen vielfältige Anwendungen in Industrie und Medizin. Im Folgenden sehen wir einige Beispiele für den Einsatz von Kationen oder Salzen sowohl in der Industrie als auch in der Medizin.

Metallkationen als antimikrobielle Wirkstoffe

Das Silberkation (Ag +) Es wirkt in geringen Konzentrationen bakterizid und wird in der Medizin vor allem bei der Behandlung von Verbrennungen eingesetzt.

Auf industrieller Ebene werden auch Metallkationen wie Kupfer, Zink oder Titan, die in Nanopartikeln enthalten sind, als antimikrobielle Wirkstoffe verwendet. In so unterschiedlichen Anwendungsbereichen wie Textilherstellung, Tierfutter, Pharma- und Kosmetikindustrie.

Herstellung von Elektrobatterien

Bei der Herstellung von Elektrobatterien wiederaufladbarLithium-Ionen (Li⁺). Dabei handelt es sich um äußerst effiziente, schnell aufladende Batterien mit einer Nutzungsdauer von bis zu 10 Jahren. Ein weiterer Vorteil ist, dass sie relativ günstig in der Herstellung sind. Diese Batterien haben mehrere Anwendungen, da sie in Mobiltelefonen, Laptops und Elektroautos verwendet werden. Die Erfinder dieser Batterien, Goodenough, Whittingham und Yoshino, erhielten 2019 den Nobelpreis für Chemie.

MRT-Bildgebung

Kationen sind paramagnetisch, dh sie neigen dazu, sich parallel zu einem Magnetfeld auszurichten. Diese Eigenschaft wird in der Medizin genutzt, um Bilder zur Diagnose von Krankheiten oder Verletzungen zu erhalten. Insbesondere die Technik der Magnetresonanztomographie mit Kontrast. Kontrast ist ein bildgebender "Farbstoff", der dem Patienten intravenös vorverabreicht wird. Die Lösungen von Gadolinium-Kation (Gd³⁺) die an organische Verbindungen bindet und die Bildung von Bildern ermöglicht.