Заряд иона калия

Как определить заряд иона | Сделай все сам

В силу определенных причин атомы и молекулы могут либо приобретать, либо терять свои электроны. В этом случае образуется ион. Таким образом, ион – это одноатомная либо многоатомная заряженная частица. Видимо, важнейшей колляцией иона будет его заряд .

Вам понадобится

• Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

Инструкция

1. Атом всякого вещества состоит из электронной оболочки и ядра. Ядро состоит из 2-х типов частиц – нейтронов и протонов.

Нейтроны не имеют электрического заряд а, то есть электрический заряд нейтронов равен нулю.

Протоны являются позитивно заряженными частицами и имеют электрический заряд , равный +1. Число протонов характеризует ядерный номер данного атома.

2. Электронная оболочка атома состоит из электронных орбиталей, на которых расположено различное число электронов. Электрон – негативно заряженная элементарная частица. Ее электрический заряд равен -1.При помощи связей атомы могут также соединяться в молекулы.

3. В нейтральном атоме число протонов равно числу электронов. Следственно его заряд равен нулю.Дабы определить зарядиона , нужно знать его конструкцию, а именно число протонов в ядре и число электронов на электронных орбиталях.

4. Суммарный зарядиона получается в итоге алгебраического суммирования заряд ов входящих в него протонов и электронов. Число электронов в ионе может превышать число протонов, и тогда ион будет негативным. Если число электронов поменьше числа протонов, то ион будет правильным.

5. Зная химический элемент, по таблице Менделеева мы можем определить его ядерный номер, тот, что равен числу протонов в ядре атома этого элемента (скажем 11 у натрия). Если один из электронов оставил атом натрия, то у атома натрия будет теснее не 11, а 10 электронов.

Атом натрия станет одобрительно заряженным ионом с заряд ом Z = 11+(-10) = +1.Обозначаться такой ион будет символом Na с плюсом сверху, в случае заряд а +2 – двумя плюсами и.т.д. Соответственно для негативного иона применяется знак «минус».

Совет 2: Как определить заряд ядра

Атом химического элемента состоит из ядра и электронной оболочки. Ядро – это центральная часть атома, в котором сфокусирована примерно каждая его масса. В различие от электронной оболочки, ядро имеет позитивный заряд .

Вам понадобится

• Атомный номер химического элемента, закон Мозли

Совет 3: Как определять ионы

Впереди лабораторная работа, а необходимые навыки и знания по распознаванию химических веществ не наработаны. А может в химической лаборатории нечаянно отклеились этикетки с наименованиями соединений.

Знание верно определять химические вещества в силу своей специфичности может теснее не понадобиться позже окончания учебных заведений. Но но эти познания могут потребоваться собственному ребенку, тот, что придет за подмогой.

Что тогда ему ответить?

Вам понадобится

• Штатив с пробирками, реагенты для определения веществ, спиртовка, проволочка с петелькой, индикаторы

Совет 4: Как определить заряд у элемента

В обыкновенных условиях атом электрически нейтрален. При этом ядро атома, состоящее из протонов и нейтронов, заряжено одобрительно, а электроны несут негативный заряд. При избытке либо недостатке электронов атом превращается в ион.

Совет 5: Как определить электрический заряд

Электрический заряд – это величина, характеризующая способность физического тела быть источником электромагнитного поля и принимать участие во взаимодействии с другими сходственными источниками. Еще древние греки нашли, что если кусок янтаря потереть о шерсть, то он приобретет способность притягивать легкие предметы. Янтарь на древнегреческом языке именовался «электрон».

Калий

Калий Свойства атома Химические свойства Термодинамические свойства простого вещества Кристаллическая решётка простого вещества

Атомный номер	19
Внешний вид простого вещества	Серебристо-белый мягкий металл
Атомная масса (молярная масса)	39,0983 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома	235 пм
Энергия ионизации (первый электрон)	418,5 (4,34) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация	[Ar] 4s1
Ковалентный радиус	203 пм
Радиус иона	133 пм
Электроотрицательность (по Полингу)	0,82
Электродный потенциал	−2,92 В
Степени окисления	1
Плотность	0,856 г/см³
Молярная теплоёмкость	29,6 Дж/(K·моль)
Теплопроводность	79,0 Вт/(м·K)
Температура плавления	336,8 K
Теплота плавления	102,5 кДж/моль
Температура кипения	1047 K
Теплота испарения	2,33 кДж/моль
Молярный объём	45,3 см³/моль
Структура решётки	кубическая объёмноцентрированная
Параметры решётки	5,332 Å
Отношение c/a	—
Температура Дебая	100 K

Калий — элемент главной подгруппы первой группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 19. Обозначается символом K (лат. Kalium). Простое вещество калий (CAS-номер: 7440-09-7) — мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета.

В природе калий встречается только в соединениях с другими элементами, например, в морской воде, а также во многих минералах. Он очень быстро окисляется на воздухе и очень легко вступает в химические реакции, особенно с водой, образуя щёлочь.

Во многих отношениях химические свойства калия очень близки к натрию, но с точки зрения биологической функции и использования их клетками живых организмов они все же отличаются. История и происхождение названия калий

Калий (точнее, его соединения) использовался с давних времён. Так, производство поташа (который применялся как моющее средство) существовало уже в XI веке. Золу, образующуюся при сжигании соломы или древесины, обрабатывали водой, а полученный раствор (щёлок) после фильтрования выпаривали. Сухой остаток, помимо карбоната калия, содержал сульфат калия K2SO4, соду и хлорид калия KCl.

В 1807 году английский химик Дэви электролизом твёрдого едкого кали (KOH) выделил калий и назвал его «потассий» (лат. potassium; это название до сих пор употребительно в английском, французском, испанском, португальском и польском языках).

В 1809 году Л. В. Гильберт предложил название «калий» (лат. kalium, от араб. аль-кали — поташ).

Это название вошло в немецкий язык, оттуда в большинство языков Северной и Восточной Европы (в том числе русский) и «победило» при выборе символа для этого элемента — K.

Присутствие в природе калия

В свободном состоянии не встречается. Калий входит в состав сильвинита KCl·NaCl, карналлита KCl·MgCl2·6H2O, каинита KCl·MgSO4·6H2O, а также присутствует в золе некоторых растений в виде карбоната K2CO3 (поташ). Калий входит в состав всех клеток (см. ниже раздел Биологическая роль).

Калий — получение калия

Калий, как и другие щелочные металлы, получают электролизом расплавленных хлоридов или щелочей.

Так как хлориды имеют более высокую температуру плавления (600—650 °C), то чаще проводят электролиз расправленных щелочей с добавкой к ним соды или поташа (до 12 %).

При электролизе расплавленных хлоридов на катоде выделяется расплавленный калий, а на аноде — хлор:
K+ + e− → K
2Cl− − 2e− → Cl2

При электролизе щелочей на катоде также выделяется расплавленный калий, а на аноде — кислород:
4OH− − 4e− → 2H2O + O2

Вода из расплава быстро испаряется. Чтобы калий не взаимодействовал с хлором или кислородом, катод изготовляют из меди и над ним помещают медный цилиндр. Образовавшийся калий в расплавленном виде собирается в цилиндре. Анод изготовляют также в виде цилиндра из никеля (при электролизе щелочей) либо из графита (при электролизе хлоридов).

Физические свойства калия

Калий — серебристое вещество с характерным блеском на свежеобразованной поверхности. Очень лёгок и легкоплавок. Относительно хорошо растворяется в ртути, образуя амальгамы. Будучи внесённым в пламя горелки калий (а также его соединения) окрашивает пламя в характерный розово-фиолетовый цвет.

Химические свойства калия

Калий, как и другие щелочные металлы, проявляет типичные металлические свойства и очень химически активен, легко отдаёт электроны.

Является сильным восстановителем. Он настолько активно соединяется с кислородом, что образуется не оксид, а супероксид калия KO2 (или K2O4). При нагревании в атмосфере водорода образуется гидрид калия KH.

Хорошо взаимодействует со всеми неметаллами, образуя галогениды, сульфиды, нитриды, фосфиды и т. д., а также со сложными веществами, такими как вода (реакция проходит со взрывом), различные оксиды и соли.

В этом случае они восстанавливают другие металлы до свободного состояния.

Калий хранят под слоем керосина.

Оксиды калия и пероксиды калия

При взаимодействии калия с кислородом воздуха образуется не оксид, а пероксид и супероксид:

Оксид калия может быть получен при нагревании металла до температуры не выше 180 °C в среде, содержащей очень мало кислорода, или при нагревании смеси супероксида калия с металлическим калием:

Оксиды калия обладают ярко выраженными основными свойствами, бурно реагируют с водой, кислотами и кислотными оксидами. Практического значения они не имеют. Пероксиды представляют собой желтовато-белые порошки, которые, хорошо растворяясь в воде, образуют щёлочи и пероксид водорода:

Свойство обменивать углекислый газ на кислород используется в изолирующих противогазах и на подводных лодках. В качестве поглотителя используют эквимолярную смесь супероксида калия и пероксида натрия.

Если смесь не эквимолярна, то в случае избытка пероксида натрия поглотится больше газа, чем выделится (при поглощении двух объёмов CO2 выделяется один объём O2), и давление в замкнутом пространстве упадёт, а в случае избытка супероксида калия (при поглощении двух объёмов CO2 выделяется три объёма O2) выделяется больше газа, чем поглотится, и давление повысится.

В случае эквимолярной смеси (Na2O2:K2O4 = 1:1) объёмы поглощаемого и выделяемого газов будут равны (при поглощении четырёх объёмов CO2 выделяется четыре объёма O2).

Пероксиды являются сильными окислителями, поэтому их применяют для отбеливания тканей в текстильной промышленности.

Получают пероксиды прокаливанием металлов на воздухе, освобождённом от углекислого газа.

Гидроксиды калия

Гидроксид калия (или едкое кали) представляет собой твёрдые белые непрозрачные, очень гигроскопичные кристаллы, плавящиеся при температуре 360 °C. Гидроксид калия относится к щелочам. Он хорошо растворяется в воде с выделением большого количества тепла. Растворимость едкого калия при 20 °C в 100 г воды составляет 112 г.

Применение калия

• Жидкий при комнатной температуре сплав калия и натрия используется в качестве теплоносителя в замкнутых системах, например, в атомных силовых установках на быстрых нейтронах. Кроме того, широко применяются его жидкие сплавы с рубидием и цезием. Сплав состава натрий 12 %, калий 47 %, цезий 41 % обладает рекордно низкой температурой плавления −78 °C.
• Соединения калия — важнейший биогенный элемент и потому применяются в качестве удобрений.
• Соли калия широко используются в гальванотехнике, так как, несмотря на относительно высокую стоимость, они часто более растворимы, чем соответствующие соли натрия, и потому обеспечивают интенсивную работу электролитов при повышенной плотности тока.

Важные соединения

Фиолетовый цвет пламени ионов калия в пламени горелки

• Бромид калия — применяется в медицине и как успокаивающее средство для нервной системы.
• Гидроксид калия (едкое кали) — применяется в щелочных аккумуляторах и при сушке газов.
• Карбонат калия (поташ) — используется как удобрение, при варке стекла.
• Хлорид калия (сильвин, «калийная соль») — используется как удобрение.
• Нитрат калия (калийная селитра) — удобрение, компонент чёрного пороха.
• Перхлорат и хлорат калия (бертолетова соль) используются в производстве спичек, ракетных порохов, осветительных зарядов, взрывчатых веществ, в гальванотехнике.
• Дихромат калия (хромпик) — сильный окислитель, используется для приготовления «хромовой смеси» для мытья химической посуды и при обработке кожи (дубление). Также используется для очистки ацетилена на ацетиленовых заводах от аммиака, сероводорода и фосфина.
• Перманганат калия — сильный окислитель, используется как антисептическое средство в медицине и для лабораторного получения кислорода.
• Тартрат натрия-калия (сегнетова соль) в качестве пьезоэлектрика.
• Дигидрофосфат и дидейтерофосфат калия в виде монокристаллов в лазерной технике.
• Пероксид калия и супероксид калия используются для регенерации воздуха на подводных лодках и в изолирующих противогазах (поглощает углекислый газ с выделением кислорода).
• Фтороборат калия — важный флюс для пайки сталей и цветных металлов.
• Цианид калия применяется в гальванотехнике (серебрение, золочение), при добыче золота и при нитроцементации стали.
• Калий совместно с перекисью калия применяется при термохимическом разложении воды на водород и кислород (калиевый цикл «Газ де Франс», Франция).

Биологическая роль

Калий — важнейший биогенный элемент, особенно в растительном мире. При недостатке калия в почве растения развиваются очень плохо, уменьшается урожай, поэтому около 90 % добываемых солей калия используют в качестве удобрений.

Калий в организме человека

Калий содержится большей частью в клетках, до 40 раз больше чем в межклеточном пространстве. В процессе функционирования клеток избыточный калий покидает цитоплазму, поэтому для сохранения концентрации он должен нагнетаться обратно при помощи натрий-калиевого насоса.

Калий и натрий между собой функционально связаны и выполняют следующие функции:

• Создание условий для возникновения мембранного потенциала и мышечных сокращений.
• Поддержание осмотической концентрации крови.
• Поддержание кислотно-щелочного баланса.
• Нормализация водного баланса.
• Обеспечение мембранного транспорта.
• Активация различных ферментов.
• Нормализация ритма сердца.

Рекомендуемая суточная доля калия составляет для детей от 600 до 1700 миллиграмм, для взрослых от 1800 до 5000 миллиграмм. Потребность в калии зависит от общего веса тела, физической активности, физиологического состояния, и климата места проживания. Рвота, продолжительные поносы, обильное потение, использование мочегонных повышают потребность организма в калии.

Основными пищевыми источниками являются сушёные абрикосы, дыня, бобы, киви, картофель, авокадо, бананы, брокколи, печень, молоко, ореховое масло, цитрусовые, виноград. Калия достаточно много в рыбе и молочных продуктах.

Всасывание происходит в тонком кишечнике. Усвоение калия облегчает витамин В6, затрудняет — алкоголь.

При недостатке калия развивается гипокалиемия. Возникают нарушения работы сердечной и скелетной мускулатуры. Продолжительный дефицит калия может быть причиной острой невралгии.

При переизбытке калия развивается гиперкалиемия, для которой основным симптомом является язва тонкого кишечника. Настоящая гиперкалиемия может вызвать остановку сердца.

Электронная оболочка

Изотопы калия

Природный калий состоит из трёх изотопов. Два из них стабильны: 39K (изотопная распространённость 93,258 %) и 41K (6,730 %). Третий изотоп 40K (0,0117 %) является бета-активным с периодом полураспада 1,251×109 лет.

В каждом грамме природного калия в секунду распадается в среднем 32 ядра 40K, благодаря чему, например, в организме человека весом 70 кг ежесекундно происходит около 4000 радиоактивных распадов. 40K считается одним из основных источников геотермальной энергии, выделяемой в недрах Земли (мощность оценивается в 44 ТВт).

В минералах, содержащих калий, постепенно накапливается 40Ar, один из продуктов распада калия-40, что позволяет измерять возраст горных пород; калий-аргоновый метод является одним из основных методов ядерной геохронологии.

Дополнительная информация

Соединения калия
Щелочные металлы
Натрий, по химическим свойствам очень схожий с калием

Источник: http://himsnab-spb.ru/article/ps/k/

определение Катионы и анионы. Что означает слово Катионы и анионы?

Катионы и анионы – это типы ионов, то есть атомы, которые приобрели или потеряли электроны через химические связи.

Атом, имеющий одинаковое количество протонов (положительный заряд) и электронов (отрицательный заряд), считается электрически нейтральным. Когда этот атом принимает или передает электроны, он называется ионом, который, в свою очередь, может быть:

• Катион: атом, который потерял (или прогнулся) электроны и поэтому заряжен положительно.
• Ânion: атом, который получил (или принял) электроны и, следовательно, заряжен отрицательно.

катион

Катион – это атом, который имеет положительный заряд, потому что в нем больше протонов, чем электронов.

Щелочные металлы (литий, натрий, калий, рубидий, цезий и францио), как правило, образуют катионы, поскольку в их валентном слое имеется только 1 электрон. Это означает, что энергия, необходимая для удаления этого электрона, очень мала, что делает эти элементы очень реактивными.

Катион представлен символом +, следующим за именем элемента. Количество потерянных электронов указывает на тип катиона:

• Катионы с зарядом +1 называются одновалентными.
• Катионы с зарядом +2 называются бивалентами.
• Катионы с зарядом +3 называются трехвалентными.

Типы катионов также можно определить по количеству знаков +. Таким образом, элемент, представленный только +, является одновалентным катионом, в то время как другой элемент, представленный +++, является трехвалентным катионом.

Примеры катионов

• Al + 3 (алюминий)
• Ca + 2 (кальций)
• Mg + 2 (магний)
• Na + 1 (натрий)
• К + 1 (калий)
• Zn + 2 (цинк)
• Pb + 4 (свинец)

анион

Анион – это атом с отрицательным зарядом, потому что в нем больше электронов, чем протонов. Элементы семейства азота, калькогенов и галогенов имеют тенденцию образовывать анионы, потому что они легко принимают электроны.

Анион представлен символом – после имени элемента. Количество полученных электронов указывает на тип аниона:

• Анионы с зарядом -1 называются одновалентными.
• Анионы с зарядом -2 называются бивалентами.
• Анионы с зарядом -3 называются трехвалентными.

Как и в катионах, анионы также могут быть идентифицированы по количеству сигналов. Таким образом, элемент, представленный только – это одновалентный анион, а другой элемент, представленный -, является двухвалентным анионом.

Примеры анионов

• O-2 (кислород)
• N-3 (азид)
• F-1 (фтор)
• Br-1 (бромид)
• С-2 (сера)
• Cl-1 (хлорид)

Ионные Связи

Ионные или электовалентные связи представляют собой связи, которые возникают между катионами и анионами.

Элементы могут принимать, давать или делить электроны таким образом, чтобы их последний энергетический слой имел 8 электронов. Это известно как теория октетов .

Согласно теории октетов, атомы имеют тенденцию стабилизироваться, когда в валентном слое (последнем электронном слое) находится 8 электронов. Таким образом, будучи положительно заряженными, катионы связываются с отрицательно заряженными анионами. Таким образом, атомы дают или принимают электроны для достижения равновесия.

Связи, образованные между катионами и анионами, очень прочны и имеют тенденцию иметь следующие признаки:

• являются твердыми и ломкими при нормальных условиях температуры и давления;
• очень точка кипения и кипения;
• ваш лучший растворитель – вода;
• при растворении в жидкости проводить электрический ток.

Ионные связи образуют ионные соединения, такие как хлорид натрия (поваренная соль), образованный связью Na + (катион натрия) + Cl- (хлорид-анион) → NaCl.

Примеры ионных соединений

Некоторые примеры ионных соединений:

• NaCl – Хлорид натрия (поваренная соль)
• Na 2 SO 4 – сульфат натрия
• CaCO 3 – карбонат кальция
• NaNO 3 – Нитрат натрия

Катионный стол

Li +

Fe + 2

Na +

Со + 2

К +

Ni + 2

Rb +

Sn + 2

Cs +

Pb + 2

(NH 4 ) +

Mn + 2

Ag +

Pt + 2

Cu +

Би + 3

Hg +

Al + 3

Au +

Cr + 3

Mg + 2

Au + 3

Ca + 2

Fe + 3

Sr + 2

Со + 3

Ба + 2

Ni + 3

Zn + 2

Sn + 4

CD + 2

Pb + 4

Cu + 2

Мн + 4

Hg + 2

Pt + 4

литий	железистый
натрий	cobaltoso
калий	Niqueloso
рубидий	содержащий двухвалентное олово
цезий	Plumboso
аммоний	марганцевых
серебро	относящийся к платине
медь	висмут
Ртути	Нержавеющая сталь
Auroso	хром
магний	золотоносный
кальций	трехвалентного железа
стронций	кобальтовые
барий	Niquélico
цинк	оловянный
кадмий	свинцовый
двухвалентной	марганца
содержащий двухвалентную ртуть	платина

Таблица анионов

F-

P 2 O 7 -4

Cl

(№ 2 ) –

бром

(№ 3 ) –

I-

S-2

(ClO) –

(SO4) -2

(CLO 2 ) –

(SO 3 ) -2

(CLO 3 ) –

(S 2 O 3 ) -2

(CLO 4 ) –

(S 4 O 6 ) -2

(BrO) –

(MnO 4 ) –

(BrO3) –

(MnO 4 ) -2

(IO) –

(SiO3) -2

(IO 3 ) –

(SiO 4 ) -4

(IO 4 ) –

(CrO 4 ) -2

(CN) –

(CrO 7 ) -2

(CNO) –

(AsO3) -3

(ЦНС) –

(AsO 4 ) -3

(C 2 H 3 O 2 ) –

(SbO3) -3

(СО 3) -2

(SbO 4 ) -3

(С2-4) -2

(BO 3 ) -3

[Fe (CN) 6 ] -3

(SnO 3 ) -2

[Fe (CN) 6 ] -4

(SnO 2 ) -2

(PO 3 ) –

(AlO 2 ) –

(H 2 PO 2 ) –

(PbO 2 ) -2

(HPO 3 ) -2

(ZnO 2 ) -2

(ПО 4 ) -3

фторид	пирофосфат
хлорид	нитрит
бромид	нитрат
йодид	сульфид
гипохлорит	сульфат
хлорит	сульфит
хлорат	тиосульфат
перхлорат	персульфат
гипобромит	перманганат
бромат	манганат
гипоиодит	метасиликат
йодат	ортосиликат
периодатное	хромат
цианид	дихромат
цианат	арсенит
тиоцианат	мышьяковокислый
ацетат	Antimônito
карбонат	антимонат
оксалат	борат
гексационоферрата	станнат
железистосинеродистый	станнин
метафосфат	алюминат
гипофосфит	Plumbito
фосфит	zincato
ортофосфат

Источник: https://ru.basicdefinitions.org/6-cations-and-anions

Биоэлектрические явления в живых тканях. Потенциал покоя

При создании данной страницы использовалась лекция по соответствующей теме, составленная Кафедрой Нормальной физиологии БашГМУ

Навигация:

В 1949-1952 гг. Ходжкин, Хаксли и Катц модифицировали существовавшие ранее теории и экспериментально обосновали основные положения мембранно-ионной теории.

Согласно этой теории возникновение МП (мембранного потенциала) обусловлено:

• Разной концентрацией ионов калия, натрия, кальция и хлора внутри клетки и во внеклеточной среде.
• Разной проницаемостью мембраны клеток для этих ионов в покое и при возбуждении.

Состояние покоя — это такое состояние, когда отсутствует раздражающее действие на организм. Это состояние относительное, т.к. абсолютный покой не совместим с жизнью.

Деятельное состояние — это изменение состояния организма, возникающее под действием факторов внешней среды.

Раздражимость — это способность организма отвечать на действие раздражающих факторов изменением его структурных и функциональных свойств.

на новости сайта в соцсетях!

Пожалуйста, примите участие в опросах по оценке качества сайта. Важен каждый голос!

Возбудимость

Возбудимость — способность ткани отвечать на раздражение специализированной реакцией — возбуждением. Возбудимость является одной из форм раздражимости.

Возбудимыми тканями называются такие ткани, клетки которых способны в ответ на раздражение генерировать специфическую реакцию — возбуждение.

Возбуждение — это специализированная ответная реакция живого объекта на действие раздражителя, проявляющаяся в изменениях его определенных параметров.

К возбудимым тканям относятся:

• нервная,
• мышечная,
• железистая.

Признаки возбуждения:

Общие признаки возбуждения (присущи всем возбудимым тканям):

• Изменение уровня обменных процессов в тканях;
• Выделение различных видов энергии — тепловой, электрической.

Специфические признаки возбуждения (характерны для определенного вида тканей):

• Мышечная ткань — сокращение,
• Железистая — выделение секрета,
• Нервная — генерация и проведение нервного импульса.

Невозбудимыми являются:

• эпителиальная,
• соединительная ткани.

Физиологические свойства возбудимых тканей

Основными свойствами всех возбудимых тканей являются:

• возбудимость,
• проводимость,
• лабильность.

Лабильность (функциональная подвижность) — это способность ткани реагировать на различные воздействия с определенной скоростью, то есть способность воспроизводить определенную частоту раздражения.

Мерой лабильности является наибольшее число ответных реакций, которыми возбудимая ткань способна реагировать за единицу времени в соответствии с частотой приложенных к ней раздражений.

Проводимость — это способность ткани и клетки передавать возбуждение.

Раздражение — это процесс воздействия на живую ткань агентов внешней по отношению к этой ткани среды.

Раздражитель — это причина, способная вызвать ответную реакцию.

Классификация раздражителей

По природе:

• физические,
• химические,
• физико-химические,
• биологические.

По биологическому значению раздражители делятся на 2 группы:

• Адекватные — раздражители, к воздействию которых ткани в процессе эволюции приспособлены в наибольшей степени.
• Неадекватные — раздражители, к воздействию которых возбудимые ткани специально не приспособлены.

Состав плазматической мембраны

• Липиды (в основном фосфолипиды),
• Белки (гликопротеины),
• Углеводы (мукополисахариды).

Липиды очень плотно упакованы в мембране, между ними нет практически никаких расстояний, поэтому мембрана плохо пропускает воду, практически непроницаема для ионов и других крупных молекул.

Белковые молекулы могут быть погружены в слой липидов с внеклеточной или с цитоплазматической стороны, либо могут целиком пронизывать мембрану.

Если белки прикреплены к поверхности мембраны, их называют периферическими. С внутренней стороны это будут белки-ферменты, а с наружной — белки-рецепторы.

Если белки пронизывают всю толщу мембраны клеток, то их называют интегральными или трансмембранными.

Такие белки образуют структуры, обеспечивающие движение ионов через мембрану.

Если белки образуют стенки поры, сквозь которую путем простой диффузии проходят ионы, то это ионные каналы.

Если трансмембранные белки перекачивают ионы против концентрационного и электрического градиентов, то это ионные насосы.

Все каналы, имеющиеся в живых тканях, можно разделить на 2 типа:

• первый тип — каналы покоя, которые спонтанно открываются и закрываются без всяких внешних воздействий;
• второй тип — gate-каналы (воротные каналы) — в покое они закрыты и открываются под действием раздражителей.

Ионные каналы:

• неспецифические (каналы утечки, всегда открыты),
• специфические (селективные), обладающие способностью пропускать только определенные ионы при изменении заряда на мембране или действии химических веществ.

Транспорт веществ

Транспорт частиц через каналы является жизненно важным для клеток процессом.

Обычно транспорт веществ делят на пассивный (без затраты энергии), т.е. транспорт веществ по концентрационному, осмотическому и электрохимическому градиентам и активный (с затратой энергии).

Различают первично- и вторично-активный транспорт

Первично-активный транспорт ионов обеспечивается специальными ионными насосами, осуществляется с затратой энергии АТФ, против концентрационного градиента, т.е. перенос веществ происходит из меньшей концентрации через мембрану в большую концентрацию.

Вторично-активный транспорт:

• Это вид транспорта для переноса веществ (глюкозы, аминокислот и др.) через мембрану также против градиента, но без затраты энергии.
• Эти вещества проходят через мембрану с помощью специальных переносчиков (напр. ионов Na), на транспорт которых и затрачивается энергия, а эти вещества движутся как бы попутно.

Мембранный потенциал или потенциал покоя

В состоянии покоя между наружной и внутренней поверхностью мембраны возникает разность зарядов или потенциалов, которая в дальнейшем была названа мембранным потенциалом (МП) или потенциалом покоя (ПП).

Положительные заряды концентрируются на наружной поверхности мембраны, а отрицательные заряды — на внутренней поверхности.

Мембранный потенциал измеряется в отрицательных значениях, т.к. внутренняя поверхность мембраны заряжена отрицательно. Его величина колеблется от -60 до -90 мВ у разных клеток.

Методы измерения мембранного потенциала

В зависимости от места приложения электродов:

• внеклеточный с помощью макроэлектродов,
• внутриклеточный с помощью микроэлектродов.

1. Исследование ПП с помощью макроэлектродов осуществляют, прикладывая один из них к неповрежденному, а другой — к поврежденному участку ткани.

2. Микроэлетродный метод

Микроэлектрод представляет собой микропипетку диаметром 0,5 — 1 мкм, наполненную концентрированным солевым раствором (KCl). Внутри него может также находится неполяризующийся электрод — из серебра, золота или платины.

Второй электрод помещается во внеклеточную жидкость.

Оба электрода присоединяются к усилителю и осциллографу для регистрации потенциала. В момент прокалывания мембраны, осциллограф регистрирует появление отрицательного потенциала, соответствующего ПП.

1-ая причина — ионная асимметрия:

• Ионов K находится в клетке в 30-50 раз больше, чем снаружи;
• Ионов Na больше находится вне клетки, чем внутри нее в 8-10 раз;
• Ионов Ca во много раз больше вне клетки;
• Ионов Cl также больше во внеклеточной жидкости, чем внутри клетки в 50 раз;
• Внутри клетки находится больше органических анионов по сравнению с наружной поверхностью.

Таким образом, для этих ионов направление концентрационного градиента различно!

• Для K из клетки (из большей концентрации к меньшей);
• Для Na, Ca и Cl в клетку.

2-ая причина, обуславливающая поляризацию мембраны:

• различная проницаемость мембраны для различных ионов. В состоянии покоя мембрана в 25 раз более проницаема для ионов K, чем для Na, т.к. количество калиевых каналов на единицу площади мембраны намного больше, чем натриевых.
• Поскольку концентрация ионов K в цитоплазме намного выше, чем снаружи клетки, они начинают двигаться через канал и выходят из клетки.
• Ионы K несут положительные заряды, поэтому мембрана снаружи заряжается положительно.

Отрицательный заряд на внутренней поверхности мембраны обусловлен наличием органических анионов — крупномолекулярных соединений, которые заряжены отрицательно, и для которых мембрана непроницаема (глютамат, аспартат, органические фосфаты, сульфаты и др.)

Таким образов, на мембране формируется калиево-равновесный потенциал, т.к. уравновешиваются силы диффузии (выход K из клетки по градиенту концентрации) и электростатического взаимодействия (отталкивание выходящих ионов K положительным зарядом на наружной поверхности мембраны).

Калий является основным ионом, обеспечивающим формирование МП (ПП), что подтверждается формулой Нернста. По ней можно, зная концентрацию онов калия внутри и снаружи клетки, подсчитать величину ПП.

Натрий-калиевый насос или помпа

Для непрерывного активного переноса ионов Na и ионов K через мембрану клетки против концентрационного градиента существует Na-Л обменный насос. При каждом цикле он переносит 3 иона Na наружу и 2 иона K внутрь клетки.

Таким образом, МП представляет собой разность потенциалов между наружной и внутренней поверхностью мембраны клетки. Он является результатом разделения зарядов относительно клеточной мембраны, которое возникает за счет движения заряженных ионов (натрия и, преимущественно, калия) по концентрационным градиентам через ионные каналы, открытые в покое и за счет работы Na-K насоса.

Разделы с похожими страницами

Источник: https://medfsh.ru/teoriya/teoriya-po-normalnoy-fiziologii/lektsii-po-normalnoj-fiziologii/bioelektricheskie-yavleniya-v-zhivyh-tkanyah-potentsial-pokoya