Ce sunt CATIONS și la ce servesc

cationii sunt specii chimice care joacă un rol fundamental în multe procese vitale și care au aplicații multiple în industrie și medicină. Dacă doriți să știți în detaliu ce sunt cationii și pentru ce sunt, citiți această lecție de la un PROFESOR unde vă explicăm.

cationii Sunt atomi sau molecule care au o sarcina netă pozitivă. Adică sunt acei atomi sau molecule în care numărul de protoni ca întreg depășește numărul de electroni.

Această specie chimică este întotdeauna produsă prin pierderea electronilor, deoarece acestea sunt singurele particule încărcate care pot părăsi sau uni atomii sau moleculele. Așa este, de vreme ce electroni se învârt în jurul nucleul atomului într-un set de orbite (care se numesc orbitale) și care, în ansamblu, formează cortexul electronic, care este partea cea mai exterioară a atomului.

Cationii apar doar în formă liberă în soluție în solvenți polari precum apa. În formă solidă le găsim formând parte din compuși ionici, combinat cu anioni; formare ieși afară. Sunt, de asemenea, găsite

care face parte din substanțe metalice, în care cationii formează o rețea între care electronii se mișcă în formă liberă.

Acum, că știi ce sunt cationii, să descoperim diferitele tipuri care există. Sunt două:

• Cationi monatomici: Cationii monatomici sunt cei formați dintr-un singur atom. Acestea sunt ioni de elemente metalice, care au o energie de ionizare foarte mică. Aceasta înseamnă că sunt atomi care se desprind foarte ușor de electronii învelișului lor exterior (înveliș de valență), pentru a ajunge la structura gazelor nobile din perioada anterioară. Această configurație electronică implică o stabilitate ridicată, iar elementele metalice capătă forme cationice foarte ușor.
• Cationi poliatomici: În acest caz, aceștia sunt compuși chimici care sunt alcătuite din atomi de diferite elemente și care au o sarcină netă pozitivă. Nu sunt foarte abundente, unele exemple sunt: ​​ionul de amoniu (NH4⁺), hidroniu (H3O⁺) sau nitroniu (NO2⁺).

În cadrul cationilor poliatomici trebuie să luăm în considerare și cationii organici, aceștia sunt compuși organici (formați de carbon ca element principal) cu o sarcină pozitivă. Acest tip de cationi are, de obicei, o natură aromatică, adică sunt alcătuite din inele de benzen.

Cationii sunt specii chimice, existența sa nu implică o „utilitate” intrinsecă. Cu toate acestea, este posibil să se vorbească despre „utilitate” în raport atât cu importanța fizico-chimică, cât și biologică a cationilor într-o multitudine de procese sau fenomene. fizice care pot fi esențiale pentru buna funcționare a corpului sau a aplicațiilor sale medicale sau a proceselor industriale de interes economic. Dacă vrei să știi pentru ce sunt cationii, aici vă lăsăm o recenzie a celor mai frecvente utilizări ale acestuia, luați notă!

Setați gradienți electrochimici

Cationii în general se găsesc în concentrații diferite în mediul intern și extern. Acest lucru face posibilă stabilirea gradienților electrochimici în medii separate de o membrană semipermeabilă, cum ar fi membrana celulară. cationi de sodiu și potasiu Acestea sunt de o importanță vitală pentru menținerea gradientului electrochimic în mediul intern al organismelor vii. În timp ce cation K⁺ Este cel mai abundent în mediul intern al celulelor, sodiul este cel mai abundent cation din mediu (biotop). Ambii cationi sunt implicați în mecanisme complexe de transport.

Reglarea fenomenelor osmotice

Osmoza constă în difuzia pasivă (apare spontan și nu necesită aport de energie) a apei, printr-o membrană semipermeabil, de la un mediu cu concentrații mari de compus în soluție, la un mediu în care concentrația compusului menționat este mai jos. Prin urmare, trecerea apei prin membrană este determinată de diferențele de concentrație dintre mediul intern și cel extern.

Stabiliți pH-ul mediului intern

PH-ul unei soluții este nivelul concentrației ionilor de hidrogen (H +) într-o soluție. Acest parametru este unul de o importanță vitală pentru supraviețuirea organismelor și trebuie păstrat în limite înguste; pentru a asigura buna funcționare a enzimelor care reglează reacțiile metabolice și alte funcții vitale.

Funcțiile biologice specifice cationilor

Pe lângă participarea la menținerea homeostaziei, pH-ul mediului sau gradienții electrochimici; Unii cationi îndeplinesc funcții specifice în interiorul corpului. De exemplu, el cationi de calciu (Ca²⁺) este esențială în contracția musculară Da cationii sodiu (Na +) și potasiu (K +) sunt fundamentale în transmiterea impulsului electric de-a lungul axonului neuronilor.

De asemenea, găsim cationi asociați cu substanțe organice, cum ar fi proteinele sau alte biomolecule. Este cazul catione feroase (Fe²⁺) care face parte din centrul activ al hemoglobină și este esențial pentru transportul oxigenului în sânge. Un alt exemplu este cationul magneziu (Mg2 +) care face parte din centrul activ al clorofilei, pigment fotosintetic a plantelor.

Ca parte a sărurilor găsim Calciul sub formă solidă formând parte din structuri de susținere sau protecție precum scoici, scoici și din schelet.

Aplicații medicale și industriale ale cationilor

Cationii au aplicații multiple în industrie și medicină atât în ​​forma lor liberă (în soluție), cât și ca parte a sărurilor. Mai jos vom vedea câteva exemple de utilizare a cationilor sau a sărurilor atât în ​​industrie, cât și în medicină.

Cationii metalici ca agenți antimicrobieni

cation de argint (Ag +) Are efecte bactericide la concentrații scăzute. În medicină, este utilizat mai ales în tratamentul arsurilor.

La nivel industrial, cationii metalici, cum ar fi cuprul, zincul sau titanul, incluși în nanoparticule, sunt de asemenea folosiți ca agenți antimicrobieni. În domenii de aplicare la fel de diverse precum fabricarea textilelor, hrana pentru animale și industria farmaceutică și cosmetică.

Fabricarea bateriilor electrice

La fabricarea bateriilor electrice reîncărcabilăIon litiu (Li⁺). Acestea sunt baterii extrem de eficiente, cu încărcare rapidă, cu o durată de viață utilă, care poate ajunge la 10 ani. Un alt avantaj pe care îl au este că sunt relativ ieftine de produs. Aceste baterii au mai multe aplicații, deoarece sunt utilizate pe telefoane mobile, laptopuri și mașini electrice. Inventatorii acestor baterii, Goodenough, Whittingham și Yoshino, au primit Premiul Nobel pentru chimie în 2019.

Imagistica RMN

Cationii sunt paramagnetici, adică au tendința de a se alinia paralel cu un câmp magnetic. Această proprietate este utilizată în medicină pentru obținerea de imagini pentru diagnosticarea bolii sau rănirii. Mai exact, tehnica imagisticii prin rezonanță magnetică cu contrast. Contrastul este un „colorant” imagistic care este pre-administrat pacientului intravenos. Soluțiile de Cationi Gadolinium (Gd³⁺) care se leagă de compușii organici permițând formarea de imagini.