Que sont les CATIONS et à quoi servent-ils

Les cations Ce sont des espèces chimiques qui jouent un rôle fondamental dans de nombreux processus vitaux et qui ont de multiples applications dans l'industrie et la médecine. Si vous voulez savoir en détail que sont les cations et à quoi servent-ils, lisez cette leçon d'un PROFESSEUR où nous vous l'expliquons.

Les cations ils sont atomes ou des molécules qui ont un charge positive nette. Autrement dit, ce sont ces atomes ou molécules dans lesquels le nombre de protons dans son ensemble dépasse le nombre d'électrons.

Cette espèce chimique est toujours produite par la perte d'électrons, car ce sont les seules particules chargées qui peuvent quitter ou rejoindre des atomes ou des molécules. Il en est ainsi, puisque électrons tournent autour du noyau de l'atome dans un ensemble d'orbites (appelées orbitales) et qui, dans leur ensemble, forment le cortex électronique, qui est la partie la plus externe de l'atome.

Les cations n'apparaissent que sous forme libre en solution dans des solvants polaires tels que l'eau. Sous forme solide, nous les trouvons

faisant partie de composés ioniques, combiné avec des anions; formant vous sortez. On trouve aussi faisant partie de substances métalliques, dans lequel les cations forment un réseau entre lequel les électrons se déplacent sous forme libre.

Maintenant que vous savez ce que sont les cations, découvrons les différents types qui existent. Il y a deux:

• Cations monoatomiques : Les cations monoatomiques sont ceux formés par un seul atome. Ce sont des ions d'éléments métalliques, qui ont une énergie d'ionisation très faible. Cela signifie que ce sont des atomes qui se détachent très facilement des électrons de leur couche la plus externe (couche de valence), pour atteindre la structure de gaz noble de la période précédente. Cette configuration électronique implique une grande stabilité et les éléments métalliques acquièrent très facilement des formes cationiques.
• Cations polyatomiques : Dans ce cas, ce sont des composés chimiques qui sont constitués d'atomes de différents éléments et qui ont une charge nette positive. Ils ne sont pas très abondants, quelques exemples sont: l'ion ammonium (NH4⁺), hydronium (H3O⁺) ou nitronium (NO2⁺).

Au sein des cations polyatomiques, nous devons également considérer les cations organiques, ce sont des composés organiques (formés par le carbone comme élément principal) avec une charge positive. Ce type de cations est généralement de nature aromatique, c'est-à-dire qu'ils sont constitués de cycles benzéniques.

Les cations sont des espèces chimiques, son existence n'implique pas une « utilité » intrinsèque. Cependant, il est possible de parler d'« utilité » en relation à la fois avec l'importance physico-chimique et biologique des cations dans une multitude de processus ou de phénomènes. physique qui peut être essentiel au bon fonctionnement de l'organisme ou à ses applications médicales ou procédés industriels d'intérêt économique. Si tu veux savoir à quoi servent les cations, nous vous laissons ici un aperçu de ses utilisations les plus fréquentes, prenez-en note!

Définir des gradients électrochimiques

Les cations en général se trouvent à différentes concentrations dans l'environnement interne et externe. Ceci permet d'établir des gradients électrochimiques dans des milieux séparés par une membrane semi-perméable telle que la membrane cellulaire. Les cations sodium et potassium Ils sont d'une importance vitale pour le maintien du gradient électrochimique dans l'environnement interne des organismes vivants. Alors que le cation K⁺ Il est le plus abondant dans l'environnement interne des cellules, le sodium est le cation le plus abondant dans l'environnement (biotope). Les deux cations sont impliqués dans des mécanismes de transport complexes.

Régulation des phénomènes osmotiques

L'osmose consiste en la diffusion passive (elle se produit spontanément et ne nécessite pas d'apport d'énergie) d'eau, à travers une membrane semi-perméable, d'un milieu à fortes concentrations d'un composé en solution, à un milieu dans lequel la concentration dudit composé est plus bas. Par conséquent, le passage de l'eau à travers la membrane est déterminé par les différences de concentration entre l'environnement interne et externe de la cellule.

Etablir le pH du milieu interne

Le pH d'une solution est le niveau de concentration des ions hydrogène (H+) dans une solution. Ce paramètre est d'une importance vitale pour la survie des organismes et doit être maintenu dans des limites étroites; pour assurer le bon fonctionnement des enzymes qui régulent les réactions métaboliques et d'autres fonctions vitales.

Fonctions biologiques spécifiques des cations

En plus de participer au maintien de l'homéostasie, du pH du milieu ou des gradients électrochimiques; Certains cations remplissent des fonctions spécifiques dans le corps. Par exemple, lui cation calcium (Ca²⁺) est essentiel à la contraction musculaire Oui les cations sodium (Na+) et potassium (K+) sont fondamentaux dans le transmission d'impulsion électrique le long de l'axone des neurones.

On trouve également des cations associés à des substances organiques telles que des protéines ou d'autres biomolécules. Est-ce le cas cation ferreux (Fe²⁺) qui fait partie du centre actif de la hémoglobine et il est essentiel pour le transport de l'oxygène dans le sang. Un autre exemple est le cation magnésium (Mg2 +) qui fait partie du centre actif de la chlorophylle, le pigment photosynthétique des plantes.

Dans le cadre des sels, nous trouvons le Calcium sous forme solide faisant partie de structures de support ou de protection telles que coquillages, coquillages et de squelette.

Applications médicales et industrielles des cations

Les cations ont de multiples applications dans l'industrie et la médecine à la fois sous leur forme libre (en solution) et dans le cadre de sels. Ci-dessous, nous verrons quelques exemples d'utilisation de cations ou de sels à la fois industriellement et en médecine.

Cations métalliques comme agents antimicrobiens

le cation argent (Ag +) Il a des effets bactéricides à faibles concentrations.En médecine, il est surtout utilisé dans le traitement des brûlures.

Au niveau industriel, les cations métalliques, tels que le cuivre, le zinc ou le titane, inclus dans les nanoparticules, sont également utilisés comme agents antimicrobiens. Dans des domaines d'application aussi divers que la fabrication de textiles, l'alimentation animale et l'industrie pharmaceutique et cosmétique.

Fabrication de batteries électriques

Dans la fabrication de batteries électriques rechargeableLithium-ion (Li⁺). Ce sont des batteries extrêmement efficaces, à charge rapide, avec une durée de vie utile pouvant atteindre 10 ans. Un autre avantage qu'ils ont est qu'ils sont relativement bon marché à produire. Ces batteries ont de multiples applications puisqu'elles sont utilisées dans les téléphones portables, les ordinateurs portables et les voitures électriques. Les inventeurs de ces batteries, Goodenough, Whittingham et Yoshino, ont reçu le prix Nobel de chimie en 2019.

Imagerie IRM

Les cations sont paramagnétiques, c'est-à-dire qu'ils ont tendance à s'aligner parallèlement à un champ magnétique. Cette propriété est utilisée en médecine pour obtenir des images pour le diagnostic d'une maladie ou d'une blessure. Plus précisément, la technique de l'imagerie par résonance magnétique avec contraste. Le contraste est un « colorant » d'imagerie qui est pré-administré au patient par voie intraveineuse. Les solutions de Cation gadolinium (Gd³⁺) qui se lie aux composés organiques permettant la formation d'images.