Mik azok a kationok és mire szolgálnak
A kationok kémiai fajok, amelyek alapvető szerepet játszanak számos létfontosságú folyamatban, és amelyeket az iparban és az orvostudományban többszörösen alkalmaznak. Ha részletesen tudni akarja mik a kationok és mire szolgálnak, olvassa el ezt a tanárt egy tanártól, ahol elmagyarázzuk neked.
A kationok Ők atomok vagy olyan molekulák, amelyek a nettó pozitív töltés. Vagyis azok az atomok vagy molekulák, amelyekben a protonok száma összességében meghaladja az elektronok számát.
Ezt a vegyi fajt mindig előállítják az elektronok elvesztésével, mivel ezek az egyetlen töltött részecskék, amelyek elhagyhatják vagy összekapcsolhatják az atomokat vagy molekulákat. Ez így van, mivel elektronok körül forognak atommag pályák halmazában (amelyeket pályáknak nevezünk), és amelyek összességében alkotják az elektronikus kéreget, amely az atom legkülső része.
Kationok csak akkor fordulnak elő szabad formában oldatban poláros oldószerekben, például vízben. Szilárd formában megtaláljuk őket ionos vegyületek részét képezi
anionokkal kombinálva; alakítás kimész. Megtalálhatók fém anyagok részei, amelyben a kationok hálózatot képeznek, amely között az elektronok szabad formában mozognak.
Most, hogy tudja, mi a kation, fedezzük fel a létező különféle típusokat. Van két:
- Egyatomos kationok: A monatomos kationok azok, amelyeket egyetlen atom alkot. Ezek fém elemek ionjai, amelyek ionizációs energiája nagyon alacsony. Ez azt jelenti, hogy azok olyan atomok, amelyek nagyon könnyen leválaszthatók legkülső héjuk (valens héj) elektronjairól, hogy elérjék az előző időszak nemesgáz-szerkezetét. Ez az elektronikus konfiguráció nagy stabilitást jelent, és a fémes elemek nagyon könnyen megszerzik a kationos formákat.
- Poliatomikus kationok: Ebben az esetben kémiai vegyületekről van szó, amelyek különböző elemek atomjaiból állnak, és amelyek nettó pozitív töltéssel rendelkeznek. Nem túl bőségesek, néhány példa: ammóniumion (NH4+), hidronium (H3O+) vagy nitronium (NO2+).
A többatomos kationokban a szerves kationokat is figyelembe kell vennünk, ezek szerves vegyületek (amelyeket a szén alkot fő elemként) pozitív töltéssel. Az ilyen típusú kationok általában aromás természetűek, vagyis benzolgyűrűkből állnak.
Kép: Kémia II
A kationok kémiai fajok, létezése nem jelent belső "hasznosságot". Lehetséges azonban a kationok fizikai-kémiai és biológiai jelentősége kapcsán "hasznosságról" beszélni folyamatok vagy jelenségek sokaságában. fizikai, amely elengedhetetlen lehet a test megfelelő működéséhez, orvosi alkalmazásaihoz vagy az érdekes ipari folyamatokhoz gazdasági. Ha tudni akarod mire szolgálnak a kationok, itt hagyjuk áttekintését a leggyakoribb felhasználásokról, vegye tudomásul!
Állítsa be az elektrokémiai gradienseket
Általában a kationok különböző koncentrációban találhatók a belső és a külső környezetben. Ez lehetővé teszi elektrokémiai gradiensek megállapítását olyan közegekben, amelyeket féligáteresztő membrán választ el, például a sejtmembrán. A nátrium- és káliumkationok Létfontosságúak az élő szervezetek belső környezetében az elektrokémiai gradiens fenntartása szempontjából. Míg a kation K+ A sejtek belső környezetében a leggyakoribb, a környezetben a nátrium a legtöbb kation (biotóp). Mindkét kation komplex szállítási mechanizmusokban vesz részt.
Az ozmotikus jelenségek szabályozása
Az ozmózis a víz passzív diffúziójából áll (spontán módon történik és nem igényel energiabevitelt) egy membránon keresztül féligáteresztő, az oldatban magas vegyületkoncentrációjú közegből olyan közegbe, amelyben az említett vegyület koncentrációja alacsonyabb. Ezért a víz áthaladását a membránon a sejt belső és külső környezete közötti koncentráció különbségek határozzák meg.
Megállapítja a belső közeg pH-ját
Az oldat pH-ja a hidrogénionok (H +) koncentrációjának szintje az oldatban. Ez a paraméter létfontosságú az organizmusok túlélése szempontjából, és szűk határok között kell tartani; a metabolikus reakciókat és más létfontosságú funkciókat szabályozó enzimek megfelelő működésének biztosítása.
A kationok sajátos biológiai funkciói
Amellett, hogy részt vesz a homeosztázis fenntartásában, a közeg pH-ján vagy az elektrokémiai gradienseken; Egyes kationok speciális funkciókat látnak el a testen belül. Például ő kalcium-kation (Ca2+) elengedhetetlen az izmok összehúzódásában Y a nátrium (Na +) és kálium (K +) kationok alapvetőek a elektromos impulzus továbbítása a neuronok axonja mentén.
Szerves anyagokkal, például fehérjékkel vagy más biomolekulákkal kapcsolatos kationokat is találunk. Ez a helyzet vas-kation (Fe2+) amely az aktív központjának részét képezi hemoglobin és elengedhetetlen az oxigén szállításához a vérben. Egy másik példa a kation mangnézium (Mg2 +) amely része a klorofill aktív központjának, az fotoszintetikus pigment a növények.
A sók részeként megtaláljuk a Kalcium szilárd formában olyan tartó- vagy védőszerkezetek részét képezik, mint pl kagyló, kagyló és onnan csontváz.
A kationok orvosi és ipari alkalmazásai
A kationok az iparban és az orvostudományban mind szabad formájukban (oldatban), mind sók részeként többféle alkalmazással rendelkeznek. Az alábbiakban láthatunk néhány példát a kationok vagy sók ipari és orvosi felhasználására.
Fémes kationok, mint antimikrobiális szerek
A ezüst kation (Ag +) Alacsony koncentrációban baktericid hatással rendelkezik.Az orvostudományban elsősorban égési sérülések kezelésére alkalmazzák.
Ipari szinten a nanorészecskékben lévő fémkationokat, például réz, cink vagy titán antimikrobiális szerként is alkalmazzák. Olyan sokféle alkalmazási területen, mint a textilgyártás, az állati takarmány, valamint a gyógyszer- és kozmetikai ipar.
Elektromos elemek gyártása
Elektromos elemek gyártásában újratölthetőLítiumion (Li+). Ezek rendkívül hatékony, gyorsan töltődő akkumulátorok, amelyek élettartama akár 10 év is lehet. További előnyük, hogy viszonylag olcsón előállíthatók. Ezeknek az akkumulátoroknak többféle alkalmazása van, mivel mobiltelefonokban, laptopokban és elektromos autókban használják őket. Ezen elemek feltalálói, Goodenough, Whittingham és Yoshino 2019-ben megkapták a kémiai Nobel-díjat.
MRI képalkotás
A kationok paramágnesesek, vagyis hajlamosak a mágneses mezővel párhuzamosan igazodni. Ezt a tulajdonságot használják az orvostudományban képek vagy betegségek vagy sérülések diagnosztizálásához. Pontosabban, a mágneses rezonancia képalkotás kontrasztos technikája. A kontraszt egy képalkotó "festék", amelyet intravénásan adnak be a betegnek. A megoldás Gadolinium-kation (Gd3+) amely képződést lehetővé tevő szerves vegyületekhez kötődik.
