Mitä kationit ovat ja mihin ne ovat tarkoitettu?

kationit Ne ovat kemiallisia lajeja, joilla on perustava rooli monissa elintärkeissä prosesseissa ja joita on useita sovelluksia teollisuudessa ja lääketieteessä. Jos haluat tietää yksityiskohtaisesti mitä kationit ovat ja mihin ne ovat, lue tämä opettaja opettajalta, jossa selitämme sen sinulle.

kationit He ovat atomeja tai molekyylejä, joilla on a positiivinen nettovaraus. Toisin sanoen ne ovat niitä atomeja tai molekyylejä, joissa protonien määrä kokonaisuutena ylittää elektronien lukumäärän.

Tätä kemiallista lajia tuotetaan aina elektronihäviöllä, koska nämä ovat ainoat varatut hiukkaset, jotka voivat jättää tai liittyä atomeihin tai molekyyleihin. Tämä on niin, koska elektronit pyöritä atomin ydin kiertoradoilla (joita kutsutaan kiertoradoiksi) ja jotka kokonaisuutena muodostavat elektronisen kuoren, joka on atomin uloin osa.

Vain kationeja esiintyy vapaassa muodossa liuoksena polaarisissa liuottimissa, kuten vedessä. Kiinteässä muodossa löydämme ne muodostaen osan ionisista yhdisteistä

, yhdistettynä anioneihin; muodostavat menet ulos. Löydetään myös muodostaa osan metalliaineista, jossa kationit muodostavat verkon, jonka välillä elektronit liikkuvat vapaassa muodossa.

Nyt kun tiedät mitä kationit ovat, löydetään olemassa olevat tyypit. On kaksi:

• Monatomiset kationit: Monatomiset kationit ovat yhden atomin muodostamia. Nämä ovat metalli-elementtien ioneja, joilla on hyvin pieni ionisaatioenergia. Tämä tarkoittaa, että ne ovat atomeja, jotka ovat helposti irrotettavissa uloimman kuorensa (valenssikuoren) elektroneista saavuttaakseen edellisen ajanjakson jalokaasurakenteen. Tämä elektroninen kokoonpano merkitsee suurta vakautta ja metalliset elementit hankkivat kationiset muodot erittäin helposti.
• Polyatomiset kationit: Tässä tapauksessa ne ovat kemiallisia yhdisteitä, jotka koostuvat eri alkuaineiden atomeista ja joilla on positiivinen nettovaraus. Niitä ei ole kovin runsaasti, joitain esimerkkejä ovat: ammoniumioni (NH4⁺), hydronium (H3O⁺) tai nitronium (NO2⁺).

Polyatomisissa kationeissa on otettava huomioon myös orgaaniset kationit, ne ovat orgaanisia yhdisteitä (hiilen muodostama pääelementti), joilla on positiivinen varaus. Tämän tyyppiset kationit ovat yleensä aromaattisia, ts. Ne koostuvat bentseenirenkaista.

Kationit ovat kemiallisia lajeja, sen olemassaolo ei tarkoita luontaista "hyödyllisyyttä". On kuitenkin mahdollista puhua "hyödyllisyydestä" suhteessa kationien fysikaalis-kemialliseen ja biologiseen merkitykseen monissa prosesseissa tai ilmiöissä. fyysinen, joka voi olla välttämätöntä kehon tai sen lääketieteellisten sovellusten tai kiinnostavien teollisten prosessien moitteettoman toiminnan kannalta taloudellinen. Jos haluat tietää mitä varten kationit ovat, tässä jätämme sinulle katsauksen sen yleisimpiin käyttötarkoituksiin, ota huomioon!

Aseta sähkökemialliset gradientit

Kationeja esiintyy yleensä erilaisina pitoisuuksina sisäisessä ja ulkoisessa ympäristössä. Tämä mahdollistaa sähkökemiallisten gradienttien muodostamisen väliaineisiin, jotka on erotettu puoliläpäisevällä kalvolla, kuten solukalvolla. natrium- ja kaliumkationit Ne ovat elintärkeitä elävien organismien sisäympäristön sähkökemiallisen gradientin ylläpitämiselle. Vaikka kationi K⁺ Se on yleisimpiä solujen sisäympäristössä, natrium on yleisimpiä kationeja ympäristössä (biotooppi). Molemmat kationit ovat mukana monimutkaisissa kuljetusmekanismeissa.

Osmoottisten ilmiöiden säätely

Osmoosi koostuu veden passiivisesta diffuusiosta (se tapahtuu spontaanisti eikä vaadi energiansyöttöä) kalvon läpi puoliläpäisevä väliaineesta, jossa on suuria yhdistepitoisuuksia liuoksessa, väliaineeseen, jossa mainitun yhdisteen pitoisuus on matalampi. Siksi veden kulku membraanin läpi määräytyy solun sisäisen ja ulkoisen ympäristön pitoisuuserojen perusteella.

Määritä sisäisen väliaineen pH

Liuoksen pH on vetyionien (H +) pitoisuuden taso liuoksessa. Tämä parametri on elintärkeää organismien selviytymisen kannalta, ja se on pidettävä kapeissa rajoissa; aineenvaihduntareaktioita ja muita elintoimintoja säätelevien entsyymien moitteettoman toiminnan varmistamiseksi.

Kationien erityiset biologiset toiminnot

Sen lisäksi, että osallistut homeostaasin ylläpitoon, väliaineen pH tai sähkökemialliset gradientit; Jotkut kationit suorittavat tiettyjä toimintoja kehossa. Esimerkiksi hän kalsiumkationi (Ca²⁺) on välttämätöntä lihasten supistumisessa Y kationien natrium (Na +) ja kalium (K +) ovat perustavanlaatuisia sähköimpulssin siirto hermosolujen aksonia pitkin.

Löydämme myös kationeja, jotka liittyvät orgaanisiin aineisiin, kuten proteiineihin tai muihin biomolekyyleihin. Onko asia rautakationi (Fe²⁺) joka on osa aktiivisen keskuksen hemoglobiini ja se on välttämätöntä hapen kuljettamiseksi veressä. Toinen esimerkki on kationi mangnesium (Mg2 +) joka on osa klorofyllin aktiivista keskusta, fotosynteettinen pigmentti kasvien.

Osana suoloja löydämme Kalsium kiinteässä muodossa jotka muodostavat osan tuki- tai suojarakenteista, kuten kuoret, kuoret ja alkaen luuranko-.

Lääketieteelliset ja teolliset kationisovellukset

Kationeilla on useita sovelluksia teollisuudessa ja lääketieteessä sekä vapaassa muodossa (liuoksena) että osana suoloja. Alla on joitain esimerkkejä kationien tai suolojen käytöstä sekä teollisesti että lääketieteessä.

Metallikationit mikrobilääkkeinä

hopeakationi (Ag +) Sillä on bakterisidisiä vaikutuksia pieninä pitoisuuksina.Lääketieteessä sitä käytetään ennen kaikkea palovammojen hoidossa.

Teollisella tasolla mikrohiukkasina käytetään myös nanohiukkasissa olevia metallikationeja, kuten kuparia, sinkkiä tai titaania. Yhtä monipuolisilla käyttöalueilla kuin tekstiilien valmistus, eläinten rehu sekä lääke- ja kosmetiikkateollisuus.

Sähköparistojen valmistus

Sähköparistojen valmistuksessa ladattavaLitiumioni (Li⁺). Nämä ovat erittäin tehokkaita, nopeasti lataavia akkuja, joiden käyttöikä voi olla jopa 10 vuotta. Toinen heidän etu on, että ne ovat suhteellisen halpoja tuottaa. Näillä akuilla on useita sovelluksia, koska niitä käytetään matkapuhelimissa, kannettavissa tietokoneissa ja sähköautoissa. Näiden paristojen keksijät Goodenough, Whittingham ja Yoshino saivat Nobelin kemian palkinnon vuonna 2019.

MRI-kuvantaminen

Kationit ovat paramagneettisia, ts. Niillä on taipumus kohdistaa itsensä magneettikentän suuntaisesti. Tätä ominaisuutta käytetään lääketieteessä saamaan kuvia sairauden tai vamman diagnosoimiseksi. Erityisesti magneettikuvaus tekniikka kontrastilla. Kontrasti on kuvantamiseen tarkoitettu "väriaine", joka annetaan potilaalle ennalta laskimoon. Ratkaisut Gadoliniumkationi (Gd³⁺) joka sitoutuu orgaanisiin yhdisteisiin, mikä mahdollistaa kuvien muodostumisen.