Що таке катіони та для чого вони потрібні

катіони вони є хімічними видами, які відіграють фундаментальну роль у багатьох життєво важливих процесах і мають багато застосувань у промисловості та медицині. Якщо ви хочете дізнатися докладно що таке катіони і для чого вони потрібні, прочитайте цей урок від ВЧИТЕЛЯ, де ми вам це пояснимо.

катіони Вони є атоми або молекули, які мають a чистий позитивний заряд. Тобто це ті атоми або молекули, у яких кількість протонів в цілому перевищує кількість електронів.

Цей хімічний вид виробляється завжди втратою електронів, оскільки це єдині заряджені частинки, які можуть залишати або з’єднувати атоми або молекули. Це так, оскільки електрони обертаються навколо атомне ядро в наборі орбіт (які називаються орбіталями) і які в цілому утворюють електронну кору, яка є крайньою частиною атома.

Катіони трапляються лише у вільному вигляді в розчині у полярних розчинниках, таких як вода. У твердому вигляді ми їх знаходимо входять до складу іонних сполук, поєднаний з аніонами; формування ви виходите. Є також знайдені

входять до складу металевих речовин, в якому катіони утворюють мережу, між якою електрони рухаються у вільній формі.

Тепер, коли ви знаєте, що таке катіони, давайте відкриємо різні типи, які існують. Є два:

• Одноатомні катіони: Одноатомні катіони - це ті, що утворені одним атомом. Це іони металевих елементів, які мають дуже низьку енергію іонізації. Це означає, що вони є атомами, які дуже легко від'єднуються від електронів їх зовнішньої оболонки (валентної оболонки), щоб досягти структури благородного газу попереднього періоду. Ця електронна конфігурація передбачає високу стійкість, і металеві елементи дуже легко набувають катіонних форм.
• Багатоатомні катіони: У цьому випадку це хімічні сполуки, які складаються з атомів різних елементів і мають чистий позитивний заряд. Їх не дуже багато, деякі приклади: іон амонію (NH4⁺), гідроній (H3O⁺) або нітроній (NO2⁺).

У межах багатоатомних катіонів ми також повинні розглядати органічні катіони, це органічні сполуки (утворені Карбоном як основним елементом) з позитивним зарядом. Цей тип катіонів, як правило, має ароматичну природу, тобто вони складаються з бензольних кілець.

Катіони - хімічні види, його існування не означає внутрішньої "корисності". Однак можна говорити про "корисність" як щодо фізико-хімічного, так і біологічного значення катіонів у безлічі процесів або явищ. фізичні, які можуть бути необхідними для нормального функціонування організму або його медичного застосування чи промислових процесів, що становлять інтерес економічний. Якщо ви хочете знати для чого призначені катіони, тут ми залишаємо вам огляд найчастіших застосувань, зверніть увагу!

Встановити електрохімічні градієнти

Катіони в цілому містяться в різних концентраціях у внутрішньому та зовнішньому середовищі. Це дозволяє встановити електрохімічні градієнти в середовищах, розділених напівпроникною мембраною, такою як клітинна мембрана. катіони натрію та калію Вони мають життєво важливе значення для підтримання електрохімічного градієнта у внутрішньому середовищі живих організмів. Тоді як катіон K⁺ Найбільш поширений у внутрішньому середовищі клітин, натрій - найпоширеніший катіон у зовнішньому середовищі (біотопі). Обидва катіони беруть участь у складних транспортних механізмах.

Регуляція осмотичних явищ

Осмос складається з пасивної дифузії (вона відбувається спонтанно і не вимагає введення енергії) води через мембрану напівпроникний, від середовища з високими концентраціями сполуки в розчині до середовища, в якому концентрація зазначеної сполуки становить нижче. Тому проходження води через мембрану визначається різницею в концентрації між внутрішнім і зовнішнім середовищем клітини.

Встановіть рН внутрішнього середовища

РН розчину - це рівень концентрації іонів водню (Н +) у розчині. Цей параметр є життєво важливим для виживання організмів, і його слід дотримуватися у вузьких межах; забезпечити нормальну роботу ферментів, що регулюють метаболічні реакції та інші життєво важливі функції.

Специфічні біологічні функції катіонів

На додаток до участі у підтримці гомеостазу, рН середовища або електрохімічні градієнти; Деякі катіони виконують певні функції в організмі. Наприклад, його катіон кальцію (Ca²⁺) має важливе значення для скорочення м’язів Y катіони натрію (Na +) і калію (K +) є основними в передача електричного імпульсу уздовж аксона нейронів.

Ми також знаходимо катіони, пов’язані з органічними речовинами, такими як білки або інші біомолекули. Це так катіон заліза (Fe²⁺) що є частиною активного центру гемоглобін і це важливо для транспорту кисню в крові. Інший приклад - катіон магній (Mg2 +) який входить до активного центру хлорофілу, фотосинтетичний пігмент рослин.

У складі солей ми знаходимо Кальцій у твердому вигляді що входять до складу опорних або захисних конструкцій, таких як черепашки, черепашки і від скелет.

Медичне та промислове застосування катіонів

Катіони мають багато застосувань у промисловості та медицині як у вільній формі (у розчині), так і у складі солей. Нижче ми побачимо кілька прикладів використання катіонів або солей як у промислових, так і в медичних цілях.

Катіони металів як протимікробні засоби

катіон срібла (Ag +) Він має бактерицидну дію при низьких концентраціях, а в медицині застосовується насамперед при лікуванні опіків.

На промисловому рівні катіони металів, такі як мідь, цинк або титан, що входять до складу наночастинок, також використовуються як протимікробні засоби. У таких різноманітних сферах, як текстильне виробництво, корми для тварин, фармацевтична та косметична промисловість.

Виробництво електричних батарей

При виготовленні електричних батарей акумуляторнаІон літію (Li⁺). Це надзвичайно ефективні, швидко заряджаються акумулятори, термін служби яких може сягати 10 років. Ще однією їх перевагою є те, що вони відносно дешеві у виробництві. Ці акумулятори мають багато застосувань, оскільки їх використовують у мобільних телефонах, ноутбуках та електромобілях. Винахідники цих батарей, Гудіноу, Віттінгем та Йошино, отримали Нобелівську премію з хімії у 2019 році.

Зображення МРТ

Катіони парамагнітні, тобто вони мають тенденцію вирівнюватися паралельно магнітному полю. Ця властивість використовується в медицині при отриманні зображень для діагностики захворювання або травми. Зокрема, техніка магнітно-резонансної томографії з контрастом. Контраст - це «барвник» для зображення, який попередньо вводять пацієнту внутрішньовенно. Рішення Катіон гадолінію (Gd³⁺) що зв’язується з органічними сполуками, дозволяючи формувати зображення.