Mis on katioonid ja milleks need mõeldud on

The katioonid Need on keemilised liigid, millel on oluline roll paljudes elutähtsates protsessides ja mida on tööstuses ja meditsiinis palju rakendatud. Kui soovite üksikasjalikult teada saada mis on katioonid ja milleks need on, lugege seda ÕPETAJA õppetundi, kus me teile seda selgitame.

The katioonid Nemad on aatomid või molekulid, millel on a positiivne netolaeng. See tähendab, et need on aatomid või molekulid, milles prootonite arv tervikuna ületab elektronide arvu.

Seda keemilist liiki toodetakse alati elektronide kadu, kuna need on ainsad laetud osakesed, mis võivad aatomitest või molekulidest lahkuda või nendega liituda. See on nii, sest elektronid keerlevad ümber aatomi tuum orbiitide komplektis (mida nimetatakse orbitaalideks) ja mis tervikuna moodustavad aatomi välimise osa moodustava elektroonilise ajukoore.

Katioonid esinevad ainult vabas vormis lahuses polaarsetes lahustites nagu vesi. Tahkel kujul leiame nad üles moodustades osa ioonsetest ühenditestkoos anioonidega; moodustamine

mine välja. Leitakse ka metallist ainete osa, milles katioonid moodustavad võrgu, mille vahel elektronid vabas vormis liiguvad.

Nüüd, kui teate, mis on katioonid, avastame olemasolevaid erinevaid tüüpe. On kaks:

• Monatoomsed katioonid: Monatoomsed katioonid on need, mis on moodustatud ühest aatomist. Need on metallelementide ioonid, millel on väga madal ionisatsioonienergia. See tähendab, et need on aatomid, mis on nende väliskesta (valentskesta) elektronidest väga kergesti eraldatavad, et jõuda eelmise perioodi väärisgaasistruktuurini. See elektrooniline konfiguratsioon tähendab suurt stabiilsust ja metallilised elemendid omandavad katioonseid vorme väga lihtsalt.
• Polüatoomilised katioonid: Sel juhul on need keemilised ühendid, mis koosnevad erinevate elementide aatomitest ja millel on positiivne netolaeng. Neid pole eriti palju, mõned näited on: ammooniumiioon (NH4⁺), hüdroonium (H3O⁺) või nitroonium (NO2⁺).

Polüatoomiliste katioonide sees peame arvestama ka orgaaniliste katioonidega, need on positiivse laenguga orgaanilised ühendid (mille põhielemendiks on süsinik). Seda tüüpi katioonid on tavaliselt aromaatse iseloomuga, see tähendab, et need koosnevad benseenitsüklitest.

Katioonid on keemilised liigid, ei tähenda selle olemasolu sisemist "kasulikkust". Siiski on võimalik rääkida "kasulikkusest" nii katioonide füüsikalis-keemilise kui ka bioloogilise tähtsuse osas paljudes protsessides või nähtustes. füüsiline, mis võib olla organismi või selle meditsiiniliste rakenduste või huvipakkuvate tööprotsesside nõuetekohaseks toimimiseks hädavajalik majanduslik. Kui soovite teada milleks katioonid on, siin jätame teile ülevaate selle kõige sagedasematest kasutusaladest, võtke teadmiseks!

Määrake elektrokeemilised gradiendid

Katioone leidub üldiselt erinevates kontsentratsioonides sise- ja väliskeskkonnas. See võimaldab elektrokeemilisi gradiente luua poolläbilaskva membraaniga eraldatud söötmes, näiteks rakumembraanis. The naatriumi ja kaaliumi katioonid Need on eluliselt tähtsad elusorganismide sisekeskkonna elektrokeemilise gradiendi säilitamiseks. Kuigi katioon K⁺ Seda on kõige rohkem rakkude sisekeskkonnas, naatriumi on kõige rohkem katioone keskkonnas (biotoop). Mõlemad katioonid on seotud keeruliste transpordimehhanismidega.

Osmootiliste nähtuste reguleerimine

Osmoos koosneb vee passiivsest difusioonist (see toimub spontaanselt ja ei vaja energiat) membraani kaudu poolläbilaskev keskkonnas, kus lahuse ühendis on suured kontsentratsioonid, kuni keskkonda, milles nimetatud ühendi kontsentratsioon on madalam. Seetõttu määravad vee läbipääsu membraani kontsentratsiooni erinevused raku sise- ja väliskeskkonna vahel.

Määrake sisemise keskkonna pH

Lahuse pH on vesinikioonide (H +) kontsentratsiooni tase lahuses. See parameeter on organismide ellujäämise seisukohalt ülitähtis ja seda tuleb hoida kitsastes piirides; metaboolseid reaktsioone ja muid elutähtsaid funktsioone reguleerivate ensüümide nõuetekohase toimimise tagamiseks.

Katioonide spetsiifilised bioloogilised funktsioonid

Lisaks osalemisele homöostaasi säilitamises, keskkonna pH või elektrokeemilised gradiendid; Mõned katioonid täidavad kehas spetsiifilisi funktsioone. Näiteks tema kaltsiumkatioon (Ca²⁺) on lihaste kokkutõmbumisel hädavajalik Y naatriumi (Na +) ja kaaliumi (K +) katioonid on põhilised elektriimpulsi edastamine mööda neuronite aksonit.

Leiame ka katioone, mis on seotud orgaaniliste ainetega nagu valgud või muud biomolekulid. Kas see on nii raudkatioon (Fe²⁺) mis moodustab osa aktiivsest keskusest hemoglobiin ja see on oluline hapniku transportimiseks veres. Teine näide on katiooni oma magneesium (Mg2 +) mis on osa klorofülli aktiivsest keskusest fotosünteetiline pigment taimedest.

Soolade osana leiame Kaltsium tahkel kujul mis moodustavad osa tugi- või kaitsekonstruktsioonidest, näiteks kestad, kestad ja alates luustik.

Katioonide meditsiinilised ja tööstuslikud rakendused

Katioonidel on tööstuses ja meditsiinis mitmeid rakendusi nii vabas vormis (lahuses) kui ka soolade osana. Allpool näeme mõningaid näiteid katioonide või soolade kasutamisest nii tööstuslikult kui ka meditsiinis.

Metallilised katioonid antimikroobsete ainetena

The hõbe katioon (Ag +) Sellel on madalal kontsentratsioonil bakteritsiidne toime.Meditsiinis kasutatakse seda ennekõike põletushaavade raviks.

Tööstuslikul tasemel kasutatakse antimikroobsete ainetena ka nanoosakestes sisalduvaid metallkatioone nagu vask, tsink või titaan. Nii erinevates kasutusvaldkondades nagu tekstiilitootmine, loomasöödad ning farmaatsia- ja kosmeetikatööstus.

Elektriliste patareide tootmine

Elektriliste patareide valmistamisel laetavLiitiumioon (Li⁺). Need on ülitõhusad, kiiresti laetavad akud, mille kasulik eluiga võib ulatuda 10 aastani. Teine eelis on see, et neid on suhteliselt odav toota. Nendel akudel on mitu rakendust, kuna neid kasutatakse mobiiltelefonides, sülearvutites ja elektriautodes. Nende patareide leiutajad Goodenough, Whittingham ja Yoshino said 2019. aastal Nobeli keemiaauhinna.

MRI pildistamine

Katioonid on paramagnetilised, st neil on kalduvus joonduda magnetväljaga paralleelselt. Seda omadust kasutatakse meditsiinis piltide saamiseks haiguse või vigastuse diagnoosimiseks. Täpsemalt magnetresonantstomograafia saamiseks kontrastiga. Kontrast on "värv", mis võimaldab pildistamist ja mida manustatakse patsiendile eelnevalt intravenoosselt. Lahendused Gadoliiniumi katioon (Gd³⁺) mis seondub orgaaniliste ühenditega, mis võimaldab kujutiste moodustumist.