O que são CATIONS e para que servem

O cátions São espécies químicas que desempenham um papel fundamental em muitos processos vitais e que têm múltiplas aplicações na indústria e na medicina. Se você quer saber em detalhes o que são cátions e para que servem, leia esta lição de um PROFESSOR onde explicamos a você.

O cátions Eles são átomos ou moléculas que têm um carga positiva líquida. Ou seja, são aqueles átomos ou moléculas em que o número de prótons como um todo excede o número de elétrons.

Esta espécie química é sempre produzida pela perda de elétrons, uma vez que essas são as únicas partículas carregadas que podem deixar ou se juntar a átomos ou moléculas. É assim, desde elétrons giram em torno do núcleo do átomo em um conjunto de órbitas (chamadas orbitais) e que, em conjunto, formam o córtex eletrônico, que é a parte mais externa do átomo.

Só ocorrem cátions em forma livre em solução em solventes polares, como água. Na forma sólida, nós os encontramos fazendo parte de compostos iônicos, combinado com ânions; formando

você sai. Também são encontrados fazendo parte de substâncias metálicas, em que os cátions formam uma rede entre a qual os elétrons se movem de forma livre.

Agora que você sabe o que são cátions, vamos descobrir os diferentes tipos que existem. Há duas:

• Cátions monoatômicos: Os cátions monoatômicos são aqueles formados por um único átomo. São íons de elementos metálicos, que possuem uma energia de ionização muito baixa. Isso significa que são átomos que se destacam facilmente dos elétrons de sua camada mais externa (camada de valência), para chegar à estrutura de gás nobre do período anterior. Esta configuração eletrônica implica uma alta estabilidade e os elementos metálicos adquirem formas catiônicas com muita facilidade.
• Cátions poliatômicos: Nesse caso, eles são compostos químicos constituídos por átomos de diferentes elementos e que possuem uma carga líquida positiva. Eles não são muito abundantes, alguns exemplos são: o íon amônio (NH4⁺), hidrônio (H3O⁺) ou nitrônio (NO2⁺).

Dentro dos cátions poliatômicos devemos considerar também os cátions orgânicos, eles são compostos orgânicos (formados pelo carbono como elemento principal) com carga positiva. Esse tipo de cátions costuma ser de natureza aromática, ou seja, são constituídos por anéis de benzeno.

Os cátions são espécies químicas, sua existência não implica uma "utilidade" intrínseca. No entanto, é possível falar de "utilidade" em relação à importância físico-química e biológica dos cátions em uma infinidade de processos ou fenômenos. físicos que podem ser essenciais para o bom funcionamento do corpo ou de suas aplicações médicas ou processos industriais de interesse econômico. Se você quer saber para que servem os cátions, aqui deixamos uma revisão de seus usos mais frequentes, tome nota!

Definir gradientes eletroquímicos

Os cátions em geral são encontrados em diferentes concentrações no ambiente interno e externo. Isso torna possível estabelecer gradientes eletroquímicos em meios separados por uma membrana semipermeável, como a membrana celular. O cátions de sódio e potássio Eles são de vital importância para a manutenção do gradiente eletroquímico no ambiente interno dos organismos vivos. Enquanto o cátion K⁺ É o mais abundante no meio interno das células, o sódio é o cátion mais abundante no meio ambiente (biótopo). Ambos os cátions estão envolvidos em mecanismos de transporte complexos.

Regulação de fenômenos osmóticos

A osmose consiste na difusão passiva (ocorre espontaneamente e não requer entrada de energia) da água, através de uma membrana semipermeável, a partir de um meio com altas concentrações de um composto em solução, para um meio em que a concentração do referido composto é baixar. Portanto, a passagem da água pela membrana é determinada pelas diferenças de concentração entre o ambiente interno e externo da célula.

Estabeleça o pH do meio interno

O pH de uma solução é o nível de concentração de íons hidrogênio (H +) em uma solução. Este parâmetro é de vital importância para a sobrevivência dos organismos e deve ser mantido dentro de limites estreitos; para garantir o funcionamento adequado das enzimas que regulam as reações metabólicas e outras funções vitais.

Funções biológicas específicas de cátions

Além de participar da manutenção da homeostase, do pH do meio ou dos gradientes eletroquímicos; Alguns cátions desempenham funções específicas dentro do corpo. Por exemplo, ele cátion cálcio (Ca²⁺) é essencial na contração muscular Y os cátions de sódio (Na +) e potássio (K +) são fundamentais no transmissão de impulso elétrico ao longo do axônio dos neurônios.

Também encontramos cátions associados a substâncias orgânicas, como proteínas ou outras biomoléculas. É o caso cátion ferroso (Fe²⁺) que faz parte do centro ativo do hemoglobina e é essencial para o transporte de oxigênio no sangue. Outro exemplo é o cátion mangnésio (Mg2 +) que faz parte do centro ativo da clorofila, o pigmento fotossintético das plantas.

Como parte dos sais, encontramos o Cálcio em forma sólida fazendo parte de estruturas de suporte ou proteção, tais como conchas, conchas e de esqueleto.

Aplicações médicas e industriais de cátions

Os cátions têm múltiplas aplicações na indústria e na medicina, tanto em sua forma livre (em solução) quanto como parte de sais. A seguir, veremos alguns exemplos do uso de cátions ou sais tanto industrialmente quanto na medicina.

Catiões metálicos como agentes antimicrobianos

O cátion prata (Ag +) Tem efeitos bactericidas em baixas concentrações.Na medicina, é usado principalmente no tratamento de queimaduras.

Em nível industrial, cátions metálicos, como cobre, zinco ou titânio, incluídos nas nanopartículas, também são usados ​​como agentes antimicrobianos. Em áreas de aplicação tão diversas como manufatura têxtil, ração animal e indústria farmacêutica e cosmética.

Fabricação de baterias elétricas

Na fabricação de baterias elétricas recarregávelÍon de lítio (Li⁺). São baterias extremamente eficientes, de carregamento rápido e vida útil que pode chegar a 10 anos. Outra vantagem que eles têm é que são relativamente baratos de produzir. Essas baterias têm múltiplas aplicações, uma vez que são utilizadas em telefones celulares, laptops e carros elétricos. Os inventores dessas baterias, Goodenough, Whittingham e Yoshino, receberam o Prêmio Nobel de Química em 2019.

Imagem de ressonância magnética

Os cátions são paramagnéticos, ou seja, têm tendência a se alinhar paralelamente a um campo magnético. Esta propriedade é usada na medicina na obtenção de imagens para o diagnóstico de doenças ou ferimentos. Especificamente, a técnica de ressonância magnética com contraste. O contraste é um "corante" de imagem que é pré-administrado ao paciente por via intravenosa. As soluções de Catião gadolínio (Gd³⁺) que se liga a compostos orgânicos permitindo a formação de imagens.