Cosa sono i CATION e a cosa servono

Il cationi sono specie chimiche che giocano un ruolo fondamentale in molti processi vitali e che hanno molteplici applicazioni nell'industria e nella medicina. Se vuoi sapere in dettaglio cosa sono i cationi e a cosa servono, leggi questa lezione di un INSEGNANTE dove te lo spieghiamo.

Il cationi Sono atomi o molecole che hanno a carica positiva netta. Cioè, sono quegli atomi o molecole in cui il numero di protoni nel suo insieme supera il numero di elettroni.

Questa specie chimica è sempre prodotta dalla perdita di elettroni, poiché queste sono le uniche particelle cariche che possono lasciare o unire atomi o molecole. È così, poiché elettroni ruotano intorno al nucleo dell'atomo in un insieme di orbite (che sono chiamate orbitali) e che, nel loro insieme, formano la corteccia elettronica, che è la parte più esterna dell'atomo.

Si verificano solo cationi in forma libera in soluzione in solventi polari come l'acqua. In forma solida li troviamo che fanno parte di composti ionici, combinato con anioni; formando

esci. Si trovano anche che fanno parte di sostanze metalliche, in cui i cationi formano una rete tra cui gli elettroni si muovono in forma libera.

Ora che sai cosa sono i cationi, scopriamo i diversi tipi che esistono. Ci sono due:

• Cationi monoatomici: I cationi monoatomici sono quelli formati da un singolo atomo. Questi sono ioni di elementi metallici, che hanno un'energia di ionizzazione molto bassa. Ciò significa che sono atomi che si staccano molto facilmente dagli elettroni del loro guscio più esterno (guscio di valenza), per raggiungere la struttura dei gas nobili del periodo precedente. Questa configurazione elettronica implica un'elevata stabilità e gli elementi metallici acquisiscono forme cationiche molto facilmente.
• Cationi poliatomici: In questo caso si tratta di composti chimici costituiti da atomi di elementi diversi e che hanno una carica netta positiva. Non sono molto abbondanti, alcuni esempi sono: lo ione ammonio (NH4⁺), idronio (H3O⁺) o nitronio (NO2⁺).

All'interno dei cationi poliatomici bisogna considerare anche i cationi organici, si tratta di composti organici (formati dal carbonio come elemento principale) con carica positiva. Questi tipi di cationi sono solitamente di natura aromatica, cioè sono costituiti da anelli benzenici.

I cationi sono specie chimiche, la sua esistenza non implica un'"utilità" intrinseca. Tuttavia, è possibile parlare di "utilità" in relazione sia all'importanza fisico-chimica che biologica dei cationi in una moltitudine di processi o fenomeni. fisici che possono essere essenziali per il corretto funzionamento del corpo o per le sue applicazioni mediche o processi industriali di interesse economico. Se lo vuoi sapere a cosa servono i cationi?, qui ti lasciamo una rassegna dei suoi utilizzi più frequenti, prendi nota!

Imposta gradienti elettrochimici

In generale, i cationi si trovano in diverse concentrazioni nell'ambiente interno ed esterno. Ciò rende possibile stabilire gradienti elettrochimici in mezzi separati da una membrana semipermeabile come la membrana cellulare. Il cationi sodio e potassio Sono di vitale importanza per il mantenimento del gradiente elettrochimico nell'ambiente interno degli organismi viventi. Mentre il catione K⁺ È il più abbondante nell'ambiente interno delle cellule, il sodio è il catione più abbondante nell'ambiente (biotopo). Entrambi i cationi sono coinvolti in complessi meccanismi di trasporto.

Regolazione dei fenomeni osmotici

L'osmosi consiste nella diffusione passiva (si manifesta spontaneamente e non richiede apporto energetico) dell'acqua, attraverso una membrana semipermeabile, da un mezzo con elevate concentrazioni di un composto in soluzione, ad un mezzo in cui la concentrazione di detto composto è più basso. Pertanto, il passaggio dell'acqua attraverso la membrana è determinato dalle differenze di concentrazione tra l'ambiente interno ed esterno della cellula.

Stabilire il pH del mezzo interno

Il pH di una soluzione è il livello di concentrazione degli ioni idrogeno (H+) in una soluzione. Questo parametro è di vitale importanza per la sopravvivenza degli organismi e deve essere contenuto entro limiti ristretti; per garantire il corretto funzionamento degli enzimi che regolano le reazioni metaboliche e altre funzioni vitali.

Funzioni biologiche specifiche dei cationi

Oltre a partecipare al mantenimento dell'omeostasi, del pH del mezzo o dei gradienti elettrochimici; Alcuni cationi svolgono funzioni specifiche all'interno del corpo. Lui ad esempio catione di calcio (Ca²⁺) è essenziale nella contrazione muscolare sì i cationi sodio (Na+) e potassio (K+) sono fondamentali nel trasmissione di impulsi elettrici lungo l'assone dei neuroni.

Troviamo anche cationi associati a sostanze organiche come proteine ​​o altre biomolecole. è il caso? catione ferroso (Fe²⁺) che fa parte del centro attivo del emoglobina ed è essenziale per il trasporto dell'ossigeno nel sangue. Un altro esempio è quello del catione magnesio (Mg2 +) che fa parte del centro attivo della clorofilla, il pigmento fotosintetico delle piante.

Come parte dei sali troviamo il Calcio in forma solida facenti parte di strutture di sostegno o protezione quali conchiglie, conchiglie e da scheletro.

Applicazioni mediche e industriali dei cationi

I cationi hanno molteplici applicazioni nell'industria e nella medicina sia nella loro forma libera (in soluzione) che come parte dei sali. Di seguito vedremo alcuni esempi di utilizzo di cationi o sali sia a livello industriale che in medicina.

Cationi metallici come agenti antimicrobici

Il catione argento (Ag +) Ha effetti battericidi a basse concentrazioni, in medicina viene utilizzato soprattutto nel trattamento delle ustioni.

A livello industriale, come agenti antimicrobici vengono utilizzati anche cationi metallici, come rame, zinco o titanio, inclusi nelle nanoparticelle. In aree di applicazione diverse come la produzione tessile, l'alimentazione animale e l'industria farmaceutica e cosmetica.

Fabbricazione di batterie elettriche

Nella produzione di batterie elettriche ricaricabileIoni di litio (Li⁺). Si tratta di batterie estremamente efficienti, a ricarica rapida con una vita utile che può raggiungere i 10 anni. Un altro vantaggio che hanno è che sono relativamente economici da produrre. Queste batterie hanno molteplici applicazioni poiché vengono utilizzate nei telefoni cellulari, laptop e auto elettriche. Gli inventori di queste batterie, Goodenough, Whittingham e Yoshino, hanno ricevuto il Premio Nobel per la Chimica nel 2019.

risonanza magnetica M

I cationi sono paramagnetici, cioè hanno la tendenza ad allinearsi parallelamente a un campo magnetico. Questa proprietà viene utilizzata in medicina per ottenere immagini per la diagnosi di malattie o lesioni. Nello specifico, la tecnica della risonanza magnetica con contrasto. Il contrasto è un "colorante" di imaging che viene pre-somministrato al paziente per via endovenosa. Le soluzioni di Catone gadolinio (Gd³⁺) che si lega ai composti organici permettendo la formazione di immagini.