Wat zijn CATIES en waar zijn ze voor?

De kationen Het zijn chemische soorten die een fundamentele rol spelen in veel vitale processen en die meerdere toepassingen hebben in de industrie en de geneeskunde. Als je het in detail wilt weten wat zijn kationen en waar zijn ze voor?, lees deze les voor van een LERAAR waar we het je uitleggen.

De kationen Zij zijn atomen of moleculen die een hebben netto positieve lading. Dat wil zeggen, het zijn die atomen of moleculen waarin het aantal protonen als geheel groter is dan het aantal elektronen.

Deze chemische soort wordt altijd geproduceerd door het verlies van elektronen, aangezien dit de enige geladen deeltjes zijn die atomen of moleculen kunnen verlaten of zich eraan kunnen hechten. Dit is zo, aangezien elektronen draaien rond de atoomkern in een reeks banen (die orbitalen worden genoemd) en die als geheel de elektronische cortex vormen, het buitenste deel van het atoom.

Kationen komen alleen voor in vrije vorm in oplossing in polaire oplosmiddelen zoals water. In vaste vorm vinden we ze

die deel uitmaken van ionische verbindingen, gecombineerd met anionen; vormen jij gaat uit. Worden ook gevonden die deel uitmaken van metallische stoffen, waarin kationen een netwerk vormen waartussen elektronen in vrije vorm bewegen.

Nu je weet wat kationen zijn, laten we eens kijken naar de verschillende soorten die er zijn. Er zijn er twee:

• Monoatomaire kationen: Monatomic kationen zijn die gevormd door een enkel atoom. Dit zijn ionen van metallische elementen, die een zeer lage ionisatie-energie hebben. Dit betekent dat het atomen zijn die heel gemakkelijk kunnen worden losgemaakt van de elektronen van hun buitenste schil (valentieschil), om de edelgasstructuur van de vorige periode te bereiken. Deze elektronische configuratie impliceert een hoge stabiliteit en de metalen elementen nemen heel gemakkelijk kationische vormen aan.
• Polyatomaire kationen: In dit geval zijn het chemische verbindingen die zijn opgebouwd uit atomen van verschillende elementen en die een netto positieve lading hebben. Ze zijn niet erg overvloedig, enkele voorbeelden zijn: het ammoniumion (NH4⁺), hydronium (H3O⁺) of nitronium (NO2⁺).

Binnen de polyatomaire kationen moeten we ook kijken naar organische kationen, het zijn organische verbindingen (gevormd door koolstof als hoofdelement) met een positieve lading. Dit soort kationen zijn meestal aromatisch van aard, dat wil zeggen dat ze bestaan ​​uit benzeenringen.

Kationen zijn chemische soorten, impliceert het bestaan ​​ervan geen intrinsiek "nut". Het is echter mogelijk om te spreken van 'nut' in relatie tot zowel het fysisch-chemische als biologische belang van kationen in een veelheid van processen of verschijnselen. fysiek dat essentieel kan zijn voor het goed functioneren van het lichaam of de medische toepassingen of industriële processen van belang economisch. Als je het wilt weten waar zijn kationen voor?, hier laten we u een beoordeling achter van het meest voorkomende gebruik, let op!

Stel elektrochemische verlopen in

Kationen worden in het algemeen in verschillende concentraties in de interne en externe omgeving aangetroffen. Dit maakt het mogelijk om elektrochemische gradiënten tot stand te brengen in media gescheiden door een semipermeabel membraan zoals het celmembraan. De natrium- en kaliumkationen Ze zijn van vitaal belang voor het behoud van de elektrochemische gradiënt in de interne omgeving van levende organismen. Terwijl het kation K⁺ Het komt het meest voor in de interne omgeving van cellen, natrium is het meest voorkomende kation in de omgeving (biotoop). Beide kationen zijn betrokken bij complexe transportmechanismen.

Regulering van osmotische verschijnselen

Osmose bestaat uit de passieve diffusie (het gebeurt spontaan en vereist geen energietoevoer) van water, door een membraan semipermeabel, van een medium met hoge concentraties van een verbinding in oplossing, tot een medium waarin de concentratie van die verbinding meer laag. Daarom wordt de doorgang van water door het membraan bepaald door de verschillen in concentratie tussen de interne en externe omgeving van de cel.

Bepaal de pH van het interne medium

De pH van een oplossing is het concentratieniveau van waterstofionen (H +) in een oplossing. Deze parameter is van vitaal belang voor het voortbestaan ​​van organismen en moet binnen nauwe grenzen worden gehouden; om de goede werking te garanderen van de enzymen die metabolische reacties en andere vitale functies reguleren.

Specifieke biologische functies van kationen

Naast deelname aan het onderhoud van de homeostase, de pH van het medium of de elektrochemische gradiënten; Sommige kationen vervullen specifieke functies in het lichaam. Bijvoorbeeld, hem calciumkation (Ca²⁺) is essentieel bij spiercontractie Y de kationen natrium (Na +) en kalium (K +) zijn fundamenteel in de overdracht van elektrische impulsen langs het axon van neuronen.

We vinden ook kationen geassocieerd met organische stoffen zoals eiwitten of andere biomoleculen. Is het geval ferro kation (Fe²⁺) dat deel uitmaakt van het actieve centrum van de hemoglobine en het is essentieel voor het transport van zuurstof in het bloed. Een ander voorbeeld is het kation mangnesium (Mg2+) dat deel uitmaakt van het actieve centrum van chlorofyl, de fotosynthetisch pigment van de planten.

Als onderdeel van zouten vinden we de Calcium in vaste vorm deel uitmaken van steun- of beschermingsconstructies zoals: schelpen, schelpen en van skelet.

Medische en industriële toepassingen van kationen

Kationen hebben meerdere toepassingen in de industrie en de geneeskunde, zowel in hun vrije vorm (in oplossing) als als onderdeel van zouten. Hieronder zullen we enkele voorbeelden zien van het gebruik van kationen of zouten, zowel industrieel als in de geneeskunde.

Metaalkationen als antimicrobiële middelen

De zilverkation (Ag +) Het heeft bij lage concentraties een bacteriedodende werking en wordt in de geneeskunde vooral gebruikt bij de behandeling van brandwonden.

Op industrieel niveau worden metaalkationen, zoals koper, zink of titanium, opgenomen in nanodeeltjes, ook gebruikt als antimicrobiële middelen. In uiteenlopende toepassingsgebieden als textielproductie, diervoeding en de farmaceutische en cosmetische industrie.

Vervaardiging van elektrische batterijen

Bij de vervaardiging van elektrische batterijen oplaadbaarLithium-ion (Li⁺). Dit zijn uiterst efficiënte, snelladende batterijen met een levensduur die kan oplopen tot 10 jaar. Een ander voordeel is dat ze relatief goedkoop te produceren zijn. Deze batterijen hebben meerdere toepassingen omdat ze worden gebruikt in mobiele telefoons, laptops en elektrische auto's. De uitvinders van deze batterijen, Goodenough, Whittingham en Yoshino, ontvingen in 2019 de Nobelprijs voor de Scheikunde.

MRI-beeldvorming

Kationen zijn paramagnetisch, dat wil zeggen dat ze de neiging hebben om zich evenwijdig aan een magnetisch veld uit te lijnen. Deze eigenschap wordt in de geneeskunde gebruikt bij het verkrijgen van afbeeldingen voor de diagnose van ziekte of letsel. In het bijzonder de techniek van magnetische resonantie beeldvorming met contrast. Contrast is een beeldvormende "kleurstof" die vooraf intraveneus aan de patiënt wordt toegediend. De oplossingen van Gadolinium kation (Gd³⁺) dat zich bindt aan organische verbindingen waardoor beelden kunnen worden gevormd.