Ioon anioon. Kõrvaldab ebameeldivad lõhnad ja omab antibakteriaalseid omadusi
Katioonid ja anioonid toimivad kehas olulisi funktsioone, Näiteks:
vastutab kehavedelike osmolaalsuse eest,
Need moodustavad bioelektrilise membraanipotentsiaali,
Katalüüsige ainevahetusprotsesse
Määrake kehavedeliku tegelik reaktsioon (pH),
Stabiliseerida teatud kudesid (luukoe),
Toimib energiahoidlana (fosfaadid),
Osalege vere hüübimissüsteemis.
70 kg kaaluv inimkeha sisaldab ligikaudu 100 g naatriumi (60 mEq/kg), millest 67% metaboliseerub aktiivselt (Geigy). Pool keha naatriumist leidub rakuvälises ruumis. Kolmas asub luudes ja kõhredes. Naatriumisisaldus rakkudes on madal (vt ka joon. 6).
Plasma kontsentratsioon: 142 (137-147) mekv/l
Peaosa
Esmane vastutus osmolaalsuse eest rakuvälises ruumis. 92% kõigist katioonidest ja 46% kõigist ekstratsellulaarsetest osmootselt aktiivsetest osakestest on naatriumiioonid.
Naatriumi kontsentratsioon võib määrata plasma osmolaalsuse, välja arvatud sellistes patoloogilistes protsessides nagu diabeet, ureemia (vt 1.1.2).
Rakuvälise ruumi hulk sõltub naatriumisisaldusest.
Soolavaba dieedi või salureetikumide kasutamisega väheneb rakuväline ruum; see suureneb naatriumi suurema manustamisega.
Mõju intratsellulaarsele ruumile läbi plasma naatriumisisalduse. Kui rakuväline osmolaalsus suureneb, näiteks manustamisel hüpertooniline lahus lauasool, eemaldatakse rakkudest vesi, plasma osmolaalsuse vähenemisel, näiteks soola kadumisel, ujuvad rakud üle.
Osalemine bioelektrilise membraanipotentsiaali loomises. Kaalium
70 kg kaaluv inimkeha sisaldab ligikaudu 150 g kaaliumi (54 mEq/kg), 90% sellest osaleb aktiivselt ainevahetuses (Geigy); 98% keha kaaliumist paikneb rakkudes ja 2% on rakuväline (Fleischer, Frohlich). 70% kogu kaaliumisisaldusest (must) määratakse lihastes.
Kaaliumi kontsentratsioon ei ole kõigis rakkudes sama. Lihasrakud sisaldavad 160 mEq kaaliumi/kg vee kohta (Geigy), punased verelibled sisaldavad ainult 87 mEq/kg pakitud punaseid vereliblesid (Burck, 1970).
Plasma kaaliumi kontsentratsioon: 4,5 (3,8-4,7) mEq liitri kohta.
Peaosa
Osaleb süsivesikute kasutamises;
Vajalik valkude sünteesiks; valkude lagundamisel kaalium
vabanenud; seondub sünteesi käigus (suhe: 1 g lämmastikku ligikaudu 3 mEq kaaliumi kohta);
Omab olulist mõju neuromuskulaarsele ergastusele.
Iga rahuolekus olev lihasrakk ja närvikiud on kaaliumpatarei, mille laengu määrab suuresti kaaliumi kontsentratsioonide suhe rakkudes ja väljaspool seda. Ergastusprotsess on seotud ekstratsellulaarsete naatriumiioonide aktiivse kaasamisega sisekiududesse ja rakusisese kaaliumi aeglase vabanemisega kiududest.
Ravimid põhjustavad rakusisese kaaliumi eemaldamist. Madala kaaliumisisaldusega seotud seisunditega kaasneb digitaalise preparaatide väljendunud toime. Kroonilise kaaliumipuuduse korral on tubulaarne reabsorptsioon häiritud (Nizet).
Kaalium osaleb lihaste, südame, närvisüsteem, neerud, iga rakk.
Iseärasused
Suurt praktilist huvi pakub seos kaaliumisisalduse plasmas ja kaaliumisisalduse vahel rakus. Kehtib põhimõte, et tasakaalustatud ainevahetuse korral määrab kaaliumisisaldus plasmas selle üldsisalduse kogu organismis. Seda suhet mõjutavad:
Ekstratsellulaarse vedeliku pH väärtus,
Metaboolne energia rakus
Neerude funktsioon.
PH väärtuse mõju plasma kaaliumikontsentratsioonile
Normaalse kaaliumisisalduse korral organismis pH langus suurendab kaaliumi sisaldust plasmas (pH tõus vähendab seda. Näide: pH 7,3, atsideemia - plasma kaaliumisisaldus 4,8 mEq/l pH 7,4, normaalne - plasma kaaliumisisaldus kontsentratsioon 4,5 meq/l pH 7,5, alkaleemia-plasma kaaliumi kontsentratsioon 4,2 meq/l (väärtused arvutatud vastavalt Siggaard-Andersen, 1965.) Acideemia vastab plasma kaaliumikontsentratsiooni kergele tõusule võrreldes normaalsega. , väärtus 4,5 Plasma mEq/L viitab atsideemia korral intratsellulaarsele kaaliumipuudusele.Vastupidi, lekaleemia korral normaalse kaaliumisisalduse korral peaks eeldama plasma sisalduse vähenemist Teades happe-aluse seisundit, saab paremini hinnata kaaliumi sisaldus plasmas:
Acidemia → [K]plasma - suureneb Alkaleemia → [K]plasma - väheneb
Need katses tuvastatud sõltuvused ei ole alati kliiniliselt tõestatavad, kuna samaaegselt arenevad edasi kaaliumisisaldust plasmas mõjutavad protsessid, mille tulemusena neutraliseeritakse ühe protsessi mõju (Heine, Quoss, Guttler).
Rakkude metaboolse energia mõju plasma kaaliumikontsentratsioonile
Rakulise kaaliumi suurenenud väljavool rakuvälisesse ruumi toimub näiteks siis, kui:
kudede ebapiisav hapnikuvarustus (šokk),
Valkude suurenenud hävimine (kataboolne seisund).
Vähenenud süsivesikute kasutamine (diabeet),
Rakuline dehüdratsioon.
Intensiivset kaaliumi sissevoolu rakkudesse täheldatakse näiteks järgmistel juhtudel:
Parem glükoosi kasutamine insuliini mõjul,
Valgu süntees (kasv, anaboolsete steroidide manustamine, paranemisfaas pärast operatsiooni, vigastus),
Rakuline rehüdratsioon.
Destruktiivsed protsessid →[K]plasma - suurenemine Regeneratiivsed protsessid →[K]plasma - vähenemine
Sisse viidud naatriumioonid suured hulgad, suurendab rakkude kaaliumi metabolismi ja soodustab kaaliumi suurenenud eritumist neerude kaudu (eriti kui naatriumiioone ei seostata mitte klooriioonidega, vaid kergesti metaboliseeruvate anioonidega, näiteks tsitraadiga). Naatriumi liigsest põhjustatud kaaliumisisaldus plasmas väheneb rakuvälise ruumi suurenemise tõttu. Naatriumisisalduse vähenemine põhjustab rakuvälise ruumi vähenemist ja kaaliumisisalduse suurenemist plasmas:
Liigne naatrium → [K] plasma - vähenemine Naatriumi puudumine → [K] plasma - suurenemine
Neerude mõju plasma kaaliumikontsentratsioonile
Neerud mõjutavad kaaliumipeetust vähem kui naatriumi retentsioon. Kaaliumipuuduse korral on neerudel alguses raskusi selle kinnipidamisega, mistõttu võivad kaod ületada manustamist. Vastupidi, üleannustamise korral eemaldatakse kaalium üsna kergesti uriinijoaga. Oliguuria ja anuuriaga suureneb kaaliumi sisaldus plasmas.
Oliguuria, anuuria→ [K] plasma - suurenemine
Seega on tulemuseks ekstratsellulaarne (plasma) kaaliumi kontsentratsioon dünaamiline tasakaal vahel:
Sissejuhatus;
Rakkude säilivusvõime sõltuvalt pH väärtusest ja metaboolsest seisundist (anabolism – katabolism);
Kaaliumi eritumine neerude kaudu sõltuvalt:
happe-aluseline olek,
uriini vool
· aldosteroon;
Ekstrarenaalne kaaliumikaotus, näiteks seedetraktis. Kaltsium
70 kg kaaluv täiskasvanu sisaldab ligikaudu 1000–1500 g kaltsiumi – 50 000–75 000 mEq (1,4–2% kehamassist), 99% kaltsiumist leidub luudes ja hammastes (Rapoport).
Plasma kontsentratsioon: 5 (4,5-5,5) mEq/L väikeste individuaalsete kõikumistega (Rapoport).
Kaltsium plasmas jaotub kolmeks fraktsiooniks, nimelt 50-60% on ioniseeritud ja difusioonivõimeline, 35-50% on seotud valkudega (ei ole ioniseeritud ega difusioonivõimeline), 5-10% on seotud komplekssidemega orgaanilised happed ( sidrunihape) - mitte ioniseeritud, kuid difusioonivõimeline (Geigy). Üksikute kaltsiumifraktsioonide vahel on liikuv tasakaal, mis sõltub pH-st. Näiteks atsidoosi korral suureneb dissotsiatsiooni aste ja sellest tulenevalt dissotsieerunud kaltsiumi kogus (aeglustab atsidoosi ajal tetaania nähtust).
Bioloogiliselt aktiivsed on ainult kaltsiumiioonid. Täpsed andmed kaltsiumi metabolismi seisundi määramiseks saadakse ainult ioniseeritud kaltsiumi koguse mõõtmisel (Pfoedte, Ponsold).
Peaosa
Luude komponent. Kaltsium luudes esineb lahustumatu struktuurse mineraalainena, peamiselt kaltsiumfosfaadina (hüdroksüapatiidina).
Mõju närvide ja lihaste erutuvusele. Kaltsiumiioonid vahendavad bioelektrilist nähtust kiudude pinna ja kiudude sees toimuvate kontraktiilsete reaktsioonide vahel.
Mõju membraani läbilaskvusele.
Panus vere hüübimissüsteemi.
Iseärasused
Kaltsiumi imendumist soolestikus mõjutab toidu koostis. Seega soodustavad kaltsiumi imendumist sidrunhape ja D-vitamiin ning orgaanilised happed, nagu oblikhape (spinat, rabarber), fütiinhape (leib, teraviljad) ja rasvhapped (sapipõiehaigused), on takistatud. Optimaalne kaltsiumi ja fosfaadi suhe (1.2.1) soodustab imendumist. Kaltsiumitaseme reguleerimisel mängivad juhtivat rolli paratüroidhormoon, D-vitamiin ja kaltsitoniin.
70 kg kaaluv inimkeha sisaldab 20–28 g magneesiumi (Hanze) - 1600–2300 mEq. See määratakse peamiselt skeletis (pool koguarv), vähem neerudes, maksas, kilpnäärmes, lihastes ja närvisüsteemis (Simon). Magneesium on koos kaaliumiga looma- ja taimerakkudes kõige olulisem katioon.
Plasma kontsentratsioon: 1,6-2,3 mEq/L (Hanze).
Ligikaudu 55-60% plasma magneesiumist on ioniseeritud, 30% on seotud valkudega ja 15% kompleksühenditega (Geigy).
Peaosa
Mõju paljudele ensüümipõhistele protsessidele
(rakkude regenereerimine, hapniku kasutamine ja energia vabastamine; Simon). Magneesium on oluline glükolüüsi, tsitraaditsükli erinevate etappide, oksüdatiivse fosforüülimise, fosfaadi aktiveerimise, nukleaaside, erinevate peptidaaside (Hanze) jaoks.
See pärsib närvilise erutuse ülekandumist lõpp-punkti (nagu kurare; antagonist on kaltsiumiioonid), mille tulemusena väheneb neuromuskulaarne erutus.
Depressiivne toime kesknärvisüsteemile.
Silelihaste ja müokardi kontraktiilsuse vähenemine.
Ergastuse pärssimine siinussõlmes ja atrioventrikulaarse juhtivuse häire (väga suurte annuste korral südameseiskus diastoolis).
Vasodilatatsioon.
Fibrinolüüsi soodustamine (Hackethal, Bierstedt).
Iseärasused
Koos imendumise ja eritumisega neerude kaudu osaleb magneesiumisisalduse reguleerimises organismis veel puudulikult uuritud kõhunäärmehormoon. Magneesiumipuudus viib magneesiumi ja kaltsiumiioonide eemaldamiseni luudest. Imendumist vähendavad valgu- ja kaltsiumirikkad toidud, samuti alkohol (Simon).
70 kg kaaluv inimkeha sisaldab ligikaudu 100 g kloori – 2800 mEq (Rapoport). Plasma kontsentratsioon: 103 (97-108) mekv/l
Peaosa
Kloor on plasmaanioonide kõige olulisem osa.
Klooriioonid osalevad membraanipotentsiaali moodustamises.
Hüdrokarbonaat
Bikarbonaat viitab ioonide muutuvale osale. Anioonisisalduse muutusi tasakaalustab bikarbonaat. Bikarbonaat-süsihappe süsteem on kõige olulisem rakuväline puhversüsteem. Rakuvälise ruumi pH väärtust saab arvutada vesinikkarbonaadi ja süsihappe vahekorrast (lisaks aruteluks vt 1.3).
Täiskasvanu keha sisaldab 500-800 g fosfaati (1% kehamassist). 88% paiknevad skeletis (Grossmann), ülejäänu paikneb rakusiseselt ja vaid väike osa on rakuvälises ruumis (Rapoport).
Fosfaat võib olla kas orgaaniline (fosfoproteiinide komponendina, nukleiinhapped, fosfatiidid, koensüümid – Rapoport) ja anorgaanilised. Ligikaudu 12% plasma fosfaadist on seotud valkudega.
Plasma kontsentratsioon (anorgaaniline fosfor): 1,4-2,6 mekv / l.
Peaosa
Koos kaltsiumiga moodustab see lahustumatu hüdroksüülapatiiti (luude tugifunktsioon).
Osalemine süsivesikute ainevahetuses, samuti energia (ATP, kreatiinfosfaat) salvestamises ja ülekandes.
Puhvertegevus.
Iseärasused
Fosforit leidub kõigis toiduainetes. Imendumist stimuleerivad D-vitamiin ja tsitraat, aeglustavad teatud metallid (nt alumiinium), tsüaniidid ja suurenenud kaltsiumi tarbimine. Uriiniga erituvad fosfaadid toimivad puhvrina.
Plasma kontsentratsioon (anorgaaniline sulfaat): 0,65 mekv/l
Sulfaat tekib väävlit sisaldavatest aminohapetest (nt tsüsteiin, metioniin) ja eritub neerude kaudu.
Neerupuudulikkuse korral suureneb sulfaatide kontsentratsioon plasmas 15-20 korda.
Orgaanilised happeradikaalid
Laktaat (piimhape).
Püruvaat (püruviinhape).
Beeta-hüdroksübutüraat (beeta-hüdroksüvõihape).
Atsetoatsetaat (atsetoäädikhape).
Suktsinaat (merevaikhape).
Tsitraat (sidrunhape).
Plasma kontsentratsioon: 6 mekv/l (Geigy)
Piimhape on süsivesikute ainevahetuse vaheprodukt. Kui hapniku tase langeb (šokk, südamepuudulikkus), suureneb piimhappe kontsentratsioon.
Atsetoäädikhape ja beeta-hüdroksüvõihape (ketoonkehad) ilmnevad süsivesikute hulga vähendamisel (nälg, paastumine), samuti süsivesikute kasutamise halvenemisel (diabeet) (vt 3.10.3).
Valgu molekulid, mille vere pH on 7,4, eksisteerivad peamiselt anioonide kujul (16 meq/l plasmas).
Peaosa
Elu on seotud valkudega, seega pole elu ilma valkudeta Oravad
Need on rakuliste ja kudedevaheliste struktuuride põhikomponent;
Kiirendada ainevahetusprotsesse ensüümidena;
Nad moodustavad naha, luude ja kõhrede rakkudevahelise aine;
Pakkuda lihaste aktiivsust teatud valkude kontraktiilsete omaduste tõttu;
Määratakse kolloidne osmootne rõhk ja seeläbi plasma veepidamisvõime (1 g albumiini seob 16 g vett);
Need on kaitsvad ained (antikehad) ja hormoonid (näiteks insuliin);
Transpordiained (hapnik, rasvhapped, hormoonid, ravimid jne);
toimida puhvrina;
Osalege vere hüübimises.
See loetelu näitab juba valkude olulist tähtsust.
Valgu tasakaal on stressi all eriti häiritud (vt ka 3.8.2.1).
Juhised arstile
Valkude oleku määramisel kasutatakse tavaliselt järgmisi parameetreid:
Patsiendi seisundi kliiniline hindamine (kaalulangus jne);
Üldvalgu ja albumiini kontsentratsioon plasmas;
Transferriini kontsentratsioon;
Immuunsuse staatus (näiteks nahatest, BCG-ga uuring jne, lümfotsüütide arvu määramine jne).
Valkude toitumisseisundi tundlik indikaator, plasma albumiini kontsentratsioon, tähistab ekstravaskulaarse albumiini reservi, mõõdetuna märgistatud albumiiniga. Ekstravaskulaarset interstitsiaalset albumiini võib pidada valgureserviks. See suureneb suurepärase toitumise korral ja väheneb valgupuuduse korral, muutmata plasma albumiini kontsentratsiooni (Kudlicka et al.).
Albumiini intravaskulaarne reserv on 120 g, interstitsiaalne - 60 kuni 400 g, täiskasvanutel keskmiselt 200 g. Kui albumiini kontsentratsioon plasmas langeb alla normi piiri, ammenduvad ennekõike oluliselt albumiini interstitsiaalsed varud ( Kudlicka, Kudlickova), nagu on näha tabelist . 2 ja 3. 46 patsiendil, keda opereeriti kroonilise gastroduodenaalse haavandi tõttu, tuvastas Studley operatsioonijärgse suremuse ja preoperatiivse kaalukaotuse korrelatsiooni (vt tabel 3).
tabel 2
Suremus sõltub seerumi albumiini kontsentratsioonist ravipatsientide kliinilisel materjalil (Wuhmann, Marki)
Elektrolüüt - aine mis viib läbi elektrit tõttu dissotsiatsioon peal ioonid mis toimub lahendusi Ja sulab või ioonide liikumine sisse kristallvõred tahked elektrolüüdid. Elektrolüütide näited hõlmavad vesilahuseid happed, soolad Ja põhjustel ja mõned kristallid(Näiteks, hõbejodiid, tsirkooniumdioksiid). elektrolüüdid - dirigendid teist liiki ained, mille elektrijuhtivuse määrab ioonide liikuvus.
Dissotsiatsiooniastme alusel jagatakse kõik elektrolüüdid kahte rühma
Tugevad elektrolüüdid- elektrolüüdid, mille dissotsiatsiooniaste lahustes on võrdne ühtsusega (st nad dissotsieeruvad täielikult) ja ei sõltu lahuse kontsentratsioonist. See hõlmab valdavat enamust sooladest, leelistest ja ka mõningatest hapetest (tugevad happed, nagu HCl, HBr, HI, HNO 3, H 2 SO 4).
Nõrgad elektrolüüdid- dissotsiatsiooni aste on väiksem kui ühtsus (see tähendab, et nad ei dissotsieeru täielikult) ja väheneb kontsentratsiooni suurenedes. Nende hulka kuuluvad vesi, mitmed happed (nõrgad happed nagu HF), alused p-, d- ja f-elemendid.
Nende kahe rühma vahel pole selget piiri; sama aine võib avaldada ühes lahustis tugeva elektrolüüdi ja teises nõrga elektrolüüdi omadusi.
Isotooniline koefitsient(Samuti van't Hoffi tegur; tähistatud i) on mõõtmeteta parameeter, mis iseloomustab aine käitumist lahuses. See on arvuliselt võrdne antud aine lahuse teatud kolligatiivse omaduse väärtuse ja sama kontsentratsiooniga mitteelektrolüüdi sama kolligatiivse omaduse väärtuse suhtega, kusjuures süsteemi muud parameetrid ei muutu.
Elektrolüütilise dissotsiatsiooni teooria põhiprintsiibid
1. Elektrolüüdid lahustuvad vees (dissotsieeruvad) ioonideks – positiivseteks ja negatiivseteks.
2. Mõju all elektrivool ioonid omandavad suunalise liikumise: positiivselt laetud osakesed liiguvad katoodi poole, negatiivselt laetud osakesed liiguvad anoodi poole. Seetõttu nimetatakse positiivselt laetud osakesi katioonideks ja negatiivselt laetud osakesi anioonideks.
3. Suunatud liikumine toimub nende vastaslaenguga elektroodide külgetõmbe tulemusena (katood on negatiivselt laetud ja anood positiivselt laetud).
4. Ionisatsioon on pöörduv protsess: paralleelselt molekulide ioonideks lagunemisega (dissotsiatsioon) toimub ioonide molekulideks ühendamise protsess (assotsiatsioon).
Teooria põhjal elektrolüütiline dissotsiatsioon, võib põhiliste ühendite klasside jaoks anda järgmised määratlused:
Happed on elektrolüüdid, mille dissotsiatsioonil tekivad katioonidena ainult vesinikuioonid. Näiteks,
HCl → H+ + Cl-; CH 3 COOH H + + CH 3 COO - .
Happe aluselisus määratakse dissotsiatsiooni käigus tekkivate vesinikkatioonide arvu järgi. Seega on HCl, HNO 3 ühealuselised happed, H 2 SO 4, H 2 CO 3 on kahealuselised, H 3 PO 4, H 3 AsO 4 on kolmealuselised.
Alused on elektrolüüdid, mille dissotsiatsioonil tekivad anioonidena ainult hüdroksiidioonid. Näiteks,
KOH → K + + OH - , NH 4 OH NH 4 + + OH - .
Vees lahustuvaid aluseid nimetatakse leelisteks.
Aluse happesuse määrab selle hüdroksüülrühmade arv. Näiteks KOH, NaOH on ühehappelised alused, Ca(OH) 2 on kahehappelised, Sn(OH) 4 on neljahappelised jne.
Soolad on elektrolüüdid, mille dissotsiatsioonil tekivad metallikatioonid (nagu ka NH 4 + ioon) ja happeliste jääkide anioonid. Näiteks,
CaCl 2 → Ca 2+ + 2Cl - , NaF → Na + + F - .
Elektrolüüdid, mille dissotsiatsiooni käigus võivad olenevalt tingimustest üheaegselt moodustada nii vesiniku katioone kui ka anioone – hüdroksiidioone nimetatakse amfoteerseteks. Näiteks,
H 2 OH + + OH - , Zn(OH) 2 Zn 2+ + 2OH -, Zn(OH) 2 2H + + ZnO 2 2- või Zn(OH) 2 + 2H 2 O 2- + 2H +.
Katioon- positiivne laetud ja tema. Iseloomustab positiivse elektrilaengu hulk: näiteks NH 4 + on ühe laenguga katioon, Ca 2+
Kahekordselt laetud katioon. IN elektriväli katioonid liiguvad negatiivseks elektrood - katood
Tuletatud kreekakeelsest sõnast καθιών "laskumine, laskumine". Kasutusele võetud termin Michael Faraday V 1834.
Anioon - aatom, või molekul, elektrilaeng mis on negatiivne, mis on tingitud liigsest elektronid võrreldes positiivsete arvuga elementaarlaengud. Seega on anioon negatiivselt laetud ja tema. Aniooni laeng diskreetne ja seda väljendatakse elementaarse negatiivse elektrilaengu ühikutes; Näiteks, Cl− on ühe laenguga anioon ja ülejäänud osa väävelhape SO 4 2− on kahekordse laenguga anioon. Anioone leidub enamikes lahustes soolad, happed Ja põhjustel, V gaasid, Näiteks, H− , samuti sisse kristallvõredühendused ioonne side näiteks kristallides lauasool, V ioonsed vedelikud ja sisse sulab palju anorgaanilised ained.
Keemia on "maagiline" teadus. Kust veel kahe ohtliku aine kombineerimisel ohutut ainet saada? See on umbes tavalise lauasoola kohta - NaCl. Vaatleme iga elementi lähemalt, tuginedes varem omandatud teadmistele aatomi ehituse kohta.
Naatrium - Na, leelismetall (rühm IA).
Elektrooniline konfiguratsioon: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1
Nagu näete, on naatriumil üks valentselektron, mida ta "on nõus" loovutama, et selle energiatase saaks täielikuks.
Kloor - Cl, halogeen (rühm VIIA).
Elektrooniline konfiguratsioon: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5
Nagu näete, on klooril 7 valentselektroni ja ühest elektronist "ei piisa", et see saaks oma energiatasemeid lõpule viia.
Kas saate nüüd arvata, miks kloori ja naatriumi aatomid on nii "sõbralikud"?
Varem öeldi, et inertgaasidel (rühm VIIIA) on energiatasemed täielikult "mehitatud" - need on täielikult täitnud välised s- ja p-orbitaalid. Seetõttu astuvad nad nii halvasti keemilistesse reaktsioonidesse teiste elementidega (nad lihtsalt ei pea kellegagi "sõbrad" olema, kuna nad "ei taha" elektrone anda ega vastu võtta).
Kui valentsienergia tase on täidetud, muutub element stabiilne või rikas.
Väärisgaasid on "õnnelikud", aga kuidas on lood perioodilisuse tabeli ülejäänud elementidega? Muidugi on kaaslase "otsimine" nagu ukselukk ja võti – kindlal lukul on oma võti. Nii ja keemilised elemendid, püüdes täita oma välist energiataset, astuda reaktsioonidesse teiste elementidega, luues stabiilseid ühendeid. Sest välimised s (2 elektroni) ja p (6 elektroni) orbitaalid on täidetud, siis seda protsessi nimetatakse "okteti reegel"(oktett = 8)
Naatrium: Na
Naatriumi aatomi välimine energiatase sisaldab ühte elektroni. Stabiilse oleku saavutamiseks peab naatrium kas selle elektroni loovutama või vastu võtma seitse uut elektroni. Ülaltoodu põhjal loovutab naatrium elektroni. Sel juhul "kaob" selles 3s-orbitaal ja prootonite arv (11) on ühe võrra suurem kui elektronide arv (10). Seetõttu muutub neutraalne naatriumi aatom positiivselt laetud iooniks - katioon.
Naatriumkatiooni elektrooniline konfiguratsioon: Na+ 1s 2 2s 2 2p 6
Eriti tähelepanelikud lugejad ütlevad õigusega, et neoonil (Ne) on sama elektrooniline konfiguratsioon. Nii et kas naatrium muutus neooniks? Üldse mitte – ärge unustage prootoneid! Nad ikka; naatriumi jaoks - 11; neoonil on 10. Nad ütlevad, et naatriumkatioon on isoelektrooniline neoon (kuna nende elektroonilised konfiguratsioonid on samad).
Kokkuvõte:
- naatriumi aatom ja selle katioon erinevad ühe elektroni võrra;
- naatriumkatioon on väiksem, kuna kaotab oma välise energiataseme.
Kloor: Cl
Kloori puhul on olukord täpselt vastupidine – sellel on välisenergia tasemel seitse valentselektroni ja ta peab stabiilseks muutumiseks vastu võtma ühe elektroni. Toimuvad järgmised protsessid:
- Kloori aatom võtab ühe elektroni ja saab negatiivselt laetud. anioon(17 prootonit ja 18 elektroni);
- Kloori elektronide konfiguratsioon: Cl- 1 s 2 2 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6
- Kloorianioon on isoelektrooniline argooniga (Ar);
- kuna kloori väline energiatase on "täidetud", on kloori katiooni raadius veidi suurem kui "puhta" kloori aatomi raadius.
Lauasool (naatriumkloriid): NaCl
Eelneva põhjal on näha, et elektron, mis loobub naatriumist, muutub elektroniks, mis saab kloori.
IN kristallvõre naatriumkloriid, iga naatriumkatioon on ümbritsetud kuue kloorianiooniga. Ja vastupidi, iga kloorianioon on ümbritsetud kuue naatriumkatiooniga.
Elektroni liikumise tulemusena tekivad ioonid: naatriumkatioon(Na+) ja kloori anioon(Cl -). Kuna vastupidised laengud tõmbavad ligi, moodustub stabiilne ühend NaCl (naatriumkloriid) - lauasool.
Vastupidiselt laetud ioonide vastastikuse külgetõmbe tulemusena ioonne side- stabiilne keemiline ühend.
Ioonsete sidemetega ühendeid nimetatakse soolad. Tahkes olekus on kõik ioonsed ühendid kristalsed ained.
Tuleb mõista, et ioonse sideme mõiste on üsna suhteline, rangelt võttes saab "puhtateks" klassifitseerida ainult neid aineid, mille puhul ioonsideme moodustavate aatomite elektronegatiivsuse erinevus on 3 või suurem. Seetõttu leidub looduses vaid kümmekond puhtalt ioonseid ühendeid, mis on leelis- ja leelismuldmetallide fluoriidid (näiteks LiF; suhteline elektronegatiivsus Li=1; F=4).
Et mitte ioonühendeid "solvada", nõustusid keemikud seda eeldama keemiline side on ioonne, kui aine molekuli moodustavate aatomite elektronegatiivsuse erinevus on võrdne või suurem kui 2. (vt elektronegatiivsuse mõiste).
Katioonid ja anioonid
Teised soolad moodustuvad sarnasel põhimõttel nagu naatriumkloriid. Metall loovutab elektronid ja mittemetall võtab need vastu. Perioodilisest tabelist on selge, et:
- IA rühma elemendid (leelismetallid) loovutavad ühe elektroni ja moodustavad katiooni laenguga 1+;
- IIA rühma elemendid (leelismuldmetallid) loovutavad kaks elektroni ja moodustavad katiooni laenguga 2+;
- IIIA rühma elemendid loovutavad kolm elektroni ja moodustavad katiooni laenguga 3+;
- VIIA rühma elemendid (halogeenid) võtavad vastu ühe elektroni ja moodustavad aniooni laenguga 1 -;
- Rühma VIA elemendid võtavad vastu kaks elektroni ja moodustavad aniooni laenguga 2 -;
- VA rühma elemendid võtavad vastu kolm elektroni ja moodustavad aniooni laenguga 3 -;
Levinud üheaatomilised katioonid
Tavalised üheaatomilised anioonid
Kõik ei ole nii lihtne siirdemetallidega (rühm B), mis võivad vabaneda erinev summa elektronid, moodustades seeläbi kaks (või enam) erineva laenguga katiooni. Näiteks:
- Cr 2+ - kahevalentne kroomiioon; kroom(II)
- Mn 3+ - kolmevalentne mangaaniioon; mangaan (III)
- Hg 2 2+ - kaheaatomiline kahevalentne elavhõbeda ioon; elavhõbe (I)
- Pb 4+ - neljavalentne pliioon; plii (IV)
Paljudel siirdemetalliioonidel võib olla erineval määral oksüdatsioon.
Ioonid ei ole alati üheaatomilised, nad võivad koosneda aatomite rühmast - polüatomilised ioonid. Näiteks kaheaatomiline kahevalentne elavhõbeda ioon Hg 2 2+: kaks elavhõbeda aatomit on seotud üheks iooniks ja nende netolaeng on 2+ (iga katiooni laeng on 1+).
Näited polüaatomilistest ioonidest:
- SO 4 2- - sulfaat
- SO 3 2- - sulfit
- NO 3 - - nitraat
- NO 2 - - nitrit
- NH 4 + - ammoonium
- PO 4 3+ - fosfaat
Normaaltingimustes on õhumolekulid ja aatomid neutraalsed. Ionisatsiooni käigus, mis võib toimuda tavalise kiirguse, ultraviolettkiirguse või lihtsa välgulöögiga, aga kaotavad õhumolekulid osa ümber aatomituuma pöörlevatest negatiivselt laetud elektronidest, mis seejärel kinnituvad neutraalsete molekulide külge, andes negatiivse laengu. Me nimetame selliseid molekule anioonideks. Anioonid on värvitud ja lõhnatud ning negatiivsete elektronide olemasolu orbiidil võimaldab neil meelitada õhust erinevaid mikroosakesi, eemaldades nii õhust tolmu ja tappes mikroobid. Anioonide roll õhu koostises on võrreldav vitamiinide tähtsusega inimese toitumises. Seetõttu nimetatakse anioone ka "õhuvitamiinideks", "pikaealisuse elemendiks" ja "õhupuhastajaks".
Kuigi kasulikud omadused anioonid jäid pikka aega varjus on need inimeste tervisele ülimalt olulised. Me ei saa endale lubada nende raviomaduste tähelepanuta jätmist.
Seega võivad anioonid koguneda ja neutraliseerida tolmu, hävitada positiivselt laetud elektronidega viiruseid, tungida bakterirakkudesse ja neid hävitada, takistades seeläbi Negatiivsed tagajärjed Sest Inimkeha. Mida rohkem anioone õhus, seda vähem on selles mikroobe (kui anioonide kontsentratsioon jõuab teatud tasemeni, väheneb mikroobide sisaldus täielikult nullini).
Anioonide sisaldus 1 kuupsentimeetris õhus on järgmine: linna eluruumides 40-50 aniooni, linnaõhus 100-200 aniooni, 700-1000 aniooni. lage väli ja rohkem kui 5000 aniooni mägede orgudes ja dellides. Inimese tervis sõltub otseselt anioonide sisaldusest õhus. Kui anioonide sisaldus inimkehasse sisenevas õhus on liiga madal, hakkab inimene kramplikult hingama, võib tunda väsimust, peapööritust, peavalu või isegi masendusse sattuda. Seda kõike saab ravida tingimusel, et anioonide sisaldus kopsudesse sisenevas õhus on 1200 aniooni 1 kuupsentimeetri kohta. Kui anioonide sisaldust eluruumides suurendatakse 1500 anioonini 1 kuupsentimeetri kohta, paraneb teie heaolu koheselt; hakkate töötama topeltenergiaga, suurendades seeläbi oma tootlikkust. Seega on anioonid asendamatu abiline inimese tervise tugevdamisel ja eluea pikendamisel.
Maailma Terviseorganisatsioon on kindlaks teinud, et anioonide minimaalne sisaldus on värske õhk on 1000 aniooni 1 kuupsentimeetri kohta. Teatud tingimustel keskkond(näiteks mägistes piirkondades) ei pruugi inimesed kogu elu jooksul sisemist põletikku ega infektsiooni kogeda. Reeglina elavad sellised inimesed kaua ja püsivad tervena kogu elu, mis on piisava hulga õhus leiduvate anioonide tulemus.
IN viimased aastad Huvi anioonide meditsiiniliste ja hügieeniliste omaduste vastu on kasvanud kõikjal maailmas. Pärast aastatepikkust uurimistööd on ettevõtte WINALITE (Shenzhen) töötajad välja töötanud ainulaadsed terapeutilise ja profülaktilise toimega hügieenipadjad. Olles täiustanud tavapäraseid tihendeid ja integreerinud neisse kõrgtehnoloogilisi ionisaatoreid, saime seda tüüpi toodete tootmiseks riikliku patendi. "Love Moon" patjades olev anioonkiip suudab tekitada kuni 5800 aniooni 1 kuupsentimeetri kohta; see kõrvaldab tõhusalt bakterid ja viirused, mis võivad põhjustada naissfääri põletikku (vaginiit), ning takistab ka nende taasilmumist.
Peaaegu kõik naiste haigused on põhjustatud anaeroobsetest bakteritest. Kui anioonkiip tekitab suure tihedusega anioonide voo, vabaneb samal ajal ioniseeritud hapnik, mis neutraliseerib ebasoodsa anaeroobse keskkonna, aktiveerib ensüüme, kõrvaldab põletikku ja normaliseerib happe-aluse tasakaalu. Samal ajal, millal normaalne temperatuur anioonkiibi materjal on võimeline vabastama inimkehale kasulikke 4-14 mikroni pikkuseid magnetlaineid intensiivsusega üle 90%, mis aktiveerivad rakkudes veemolekule, stimuleerides ensüümide sünteesi protsessi.
Nii saavutatakse puhtfüüsilise mõju alusel baktereid hävitav ja ebameeldivaid lõhnu kõrvaldav toime, mis võimaldab kõrgtehnoloogiate abil hoolitseda naiste tervise eest.
Anioonide vahetükid"
Anioonid on topelt-, kombineeritud, keskmiste, happeliste ja aluseliste soolade komponendid. Kvalitatiivses analüüsis saab igaüks neist määrata konkreetse reagendi abil. Vaatleme kvalitatiivseid reaktsioone kasutatud anioonidele anorgaaniline keemia.
Analüüsi omadused
Ta on üks kõige olulisemad valikud anorgaanilises keemias levinud ainete tuvastamine. Analüüs jaguneb kaheks komponendiks: kvalitatiivne, kvantitatiivne.
Kõik kvalitatiivsed reaktsioonid anioonidele eeldavad aine tuvastamist, selles sisalduvate teatud lisandite olemasolu.
Kvantitatiivne analüüs määrab selge lisandite ja põhiaine sisalduse.
Anioonide kvalitatiivse tuvastamise eripärad
Kõiki interaktsioone ei saa kvalitatiivses analüüsis kasutada. Iseloomulik on reaktsioon, mis põhjustab lahuse värvuse muutumise, sademe moodustumise, selle lahustumise ja gaasilise aine vabanemise.
Anioonrühmad määratakse selektiivse reaktsiooniga, mille tõttu saab segus tuvastada ainult teatud anioone.
Tundlikkus on madalaim lahuse kontsentratsioon, mille juures saab määratavat aniooni ilma eeltöötluseta tuvastada.
Grupi reaktsioonid
Selliseid on keemilised ained, mis on võimelised erinevate anioonidega suhtlemisel andma sarnaseid tulemusi. Tänu rühmareagendi kasutamisele on võimalik isoleerida erinevad rühmad anioonid, teostades nende sadestamise.
Anorgaaniliste ainete keemilise analüüsi tegemisel uurivad nad peamiselt vesilahuseid, milles soolad esinevad dissotsieerunud kujul.
Seetõttu määratakse soolaanioonid nende avastamise järgi mingi aine lahuses.
Analüütilised rühmad
Happe-aluse meetodi puhul on tavaks eristada kolme anioonide analüütilist rühma.
Analüüsime, milliseid anioone saab teatud reaktiivide abil määrata.
Sulfaadid
Nende tuvastamiseks soolade segus kvalitatiivses analüüsis kasutatakse lahustuvaid baariumisooli. Arvestades, et sulfaadi anioonid on SO4, on toimuva reaktsiooni lühike ioonvõrrand:
Ba 2 + + (SO 4) 2- = BaSO4
Saadud baariumsulfaadil on valge värv, on lahustumatu aine.
Haliidid
Kloorianioonide määramisel soolades kasutatakse reagendina lahustuvaid hõbedasooli, kuna just selle väärismetalli katioon annab lahustumatu valge sademe, mistõttu kloriidanioonid määratakse sel viisil. See ei ole täielik loetelu kvaliteetsetest interaktsioonidest, mida kasutatakse analüütiline keemia.
Lisaks kloriididele kasutatakse ka hõbesooli, et tuvastada segus jodiidide ja bromiidide olemasolu. Igal hõbedasoolal, mis moodustab ühendi halogeniidiga, on spetsiifiline värv.
Näiteks AgI on kollane.
Kvalitatiivsed reaktsioonid 1. analüütilise rühma anioonidele
Kõigepealt vaatame, milliseid anioone see sisaldab. Need on karbonaadid, sulfaadid, fosfaadid.
Analüütilise keemia kõige levinum reaktsioon on sulfaadioonide määramine.
Selle läbiviimiseks võite kasutada kaaliumsulfaadi ja baariumkloriidi lahuseid. Nende ühendite kokkusegamisel moodustub valge baariumsulfaadi sade.
Analüütilises keemias eelduseks on nende protsesside molekulaar- ja ioonvõrrandite kirjutamine, mis viidi läbi teatud rühma anioonide tuvastamiseks.
Selle protsessi täieliku ja lühendatud ioonvõrrandi üleskirjutamisega saab kinnitada lahustumatu soola BaSO4 (baariumsulfaadi) moodustumist.
Karbonaadioonide tuvastamisel soolade segus kasutage kvalitatiivset reaktsiooni anorgaanilised happed, millega kaasneb gaasilise ühendi - süsinikdioksiidi - vabanemine. Lisaks kasutatakse karbonaadi tuvastamisel analüütilises keemias ka reaktsiooni baariumkloriidiga. Ioonivahetuse tulemusena sadestub valge baariumkarbonaadi sade.
Protsessi lühendatud ioonvõrrandit kirjeldab diagramm.
Baariumkloriid sadestab karbonaadi ioonid valge sademe kujul, mida kasutatakse esimese analüütilise rühma anioonide kvalitatiivses analüüsis. Teised katioonid sellist tulemust ei anna ja seetõttu ei sobi määramiseks.
Kui karbonaat reageerib hapetega, tekib lühike iooniline võrrand sellel on järgmine vorm:
2H + +CO3- =CO2 +H2O
Fosfaatioonide tuvastamisel segus kasutatakse ka lahustuvat baariumisoola. Naatriumfosfaadi lahuse segamisel baariumkloriidiga tekib lahustumatu baariumfosfaat.
Seega võime järeldada, et baariumkloriid on universaalne ja seda saab kasutada esimese analüütilise rühma anioonide määramiseks.
Kvalitatiivsed reaktsioonid teise analüütilise rühma anioonidele
Hõbenitraadi lahusega reageerimisel saab tuvastada kloriidanione. Ioonivahetuse tulemusena tekib juustuvalge hõbekloriidi sade (1).
Selle metalli bromiid on kollaka värvusega ja jodiidil rikkalik kollane värv.
Naatriumkloriidi ja hõbenitraadi molekulaarne interaktsioon on järgmine:
NaCl + AgNO 3 = AgCl + NaNO 3
Spetsiifiliste reagentide hulgast, mida saab segus jodiidiioonide määramisel kasutada, tõstame esile vaseketioonid.
KI + CuSO 4 = I 2 + K 2 SO 4 + CuI
Seda redoksprotsessi iseloomustab vaba joodi moodustumine, mida kasutatakse kvalitatiivses analüüsis.
Silikaatioonid
Nende ioonide tuvastamiseks kasutatakse kontsentreeritud mineraalhappeid. Näiteks kontsentreeritud naatriumsilikaadi lisamisel vesinikkloriidhappest moodustub ränihappe sade, millel on geelitaoline välimus.
Molekulaarsel kujul see protsess:
Na2SiO3 + 2HCl = NaCl+H2SiO3
Hüdrolüüs
Analüütilises keemias on anioonide hüdrolüüs üks meetoditest keskkonna reaktsiooni määramiseks soolalahustes. Käimasoleva hüdrolüüsi variandi õigeks määramiseks on vaja välja selgitada, millisest happest ja alusest sool saadi.
Näiteks alumiiniumsulfiidi moodustavad lahustumatu alumiiniumhüdroksiid ja nõrk vesiniksulfiidhape. IN vesilahus Seda soola hüdrolüüsivad anioon ja katioon, seega on keskkond neutraalne. Ükski indikaator ei muuda selle värvi, seetõttu on selle ühendi koostist hüdrolüüsi abil raske määrata.
Järeldus
Kvalitatiivsed reaktsioonid, mida kasutatakse analüütilises keemias anioonide määramiseks, võimaldavad saada teatud soolasid sadestamise kujul. Sõltuvalt sellest, millise analüütilise rühma anioone on vaja identifitseerida, valitakse katse jaoks teatud rühma reagent.
Seda meetodit kasutatakse kvaliteedi määramiseks joogivesi, mis näitab, kas kloori, sulfaadi, karbonaadi anioonide kvantitatiivne sisaldus ei ületa sanitaar- ja hügieeninõuetega kehtestatud maksimaalseid lubatud kontsentratsioone.
Koolilaboris on anioonide määramisega seotud katsed üks uurimisülesannete võimalustest aastal praktiline töö. Eksperimendi käigus ei analüüsi koolilapsed mitte ainult tekkivate sademete värve, vaid loovad ka reaktsioonivõrrandid.
Lisaks elemendid kvalitatiivne analüüs pakutakse keemia lõputestide lõpetajatele, need aitavad molekulaar-, täis- ja lühendatud ioonvõrranditega määrata tulevaste keemikute ja inseneride oskuste taset.
