Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

2.11: Ionische bindingen
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

This content is Free Access.

Education
Ionic Bonds
 
Deze voice-over is door de computer gegenereerd
TRANSCRIPT

2.11: Ionic Bonds

2.11: Ionische bindingen

Overview

When atoms gain or lose electrons to achieve a more stable electron configuration they form ions. Ionic bonds are electrostatic attractions between ions with opposite charges. Ionic compounds are rigid and brittle when solid and may dissociate into their constituent ions in water. Covalent compounds, by contrast, remain intact unless a chemical reaction breaks them.

Opposing Charges Hold Ions Together in Ionic Compounds

Ionic bonds are reversible electrostatic interactions between ions with opposing charges. Elements that are the most reactive (i.e., have a higher tendency to undergo chemical reactions) include those that only have one valence electron, (e.g., potassium) and those that need one more valence electron (e.g., chlorine).

Ions that lose electrons have a positive charge and are referred to as cations. Ions that gain electrons have a negative charge and are called anions. Cations and anions combine in ratios that result in a net charge of 0 for the compound they form. For example, the compound potassium chloride (KCl) contains one chloride ion for each potassium ion, because the charge of potassium is +1 and the charge of chloride is -1. The compound magnesium chloride (MgCl2) contains two chloride ions for each magnesium ion because magnesium’s charge is +2.

Ions Can Dissociate From One Another in Water

The electrostatic forces holding ionic compounds together are strong when the compounds are in solid form. Since the melting points of ionic compounds tend to be very high, they are generally found as solids on the Earth’s surface. However, ionic bonds are not as strong as covalent bonds, because the ions can be pulled apart, or dissolved, in a chemical reaction liquids like water. Ions dissolved in water are said to be in a chemical reaction, and many ions are capable of conducting electric currents when in this form.

Electrolytes Are Important for Biological Systems

Electrolytes are ions that can conduct electricity when dissolved in water. In biological systems, electrolytes are essential for osmotic regulation—the balance of water across cellular membranes. Electrolytes also contribute to critical biological processes that rely upon electrical charges across the cell membrane, such as muscle contractions and nerve impulses. Common biological electrolytes include the calcium ion (Ca2+), the sodium ion (Na+), the magnesium ion (Mg2+), the potassium ion (K+), the phosphate ion (PO43-) and the chloride ion (Cl-).

Electrolyte imbalances can cause severe physical symptoms and even death. One of the most commonly-encountered electrolyte imbalances is hyponatremia, insufficient sodium levels in the blood. Hyponatremia can be a symptom of another medical condition or caused by ingesting too much water without adequately replacing sodium. Treatments for this serious condition aim to restore the balance of sodium in the body so that the brain, heart, and other organs can function properly.

Overzicht

Wanneer atomen elektronen winnen of verliezen om een stabielere elektronenconfiguratie te bereiken, vormen ze ionen. Ionische bindingen zijn elektrostatische aantrekkingen tussen ionen met tegengestelde ladingen. Ionische verbindingen zijn stijf en bros als ze vast zijn en kunnen in water uiteenvallen in hun samenstellende ionen. Covalente verbindingen blijven daarentegen intact tenzij een chemische reactie ze verbreekt.

Tegengestelde aanvallen houden ionen samen in ionische verbindingen

Ionische bindingen zijn omkeerbare elektrostatische interacties tussen ionen met tegengestelde ladingen. Elementen die het meest reactief zijn (dwz een grotere neiging hebben om chemische reacties te ondergaan) omvatten elementen die slechts één valentie-elektron hebben (bijv. Kalium) en elementen die nog een valentie-elektron nodig hebben (bijv. Chloor).

Ionen die elektronen verliezen, hebben een positieve lading en worden kationen genoemd. Ionen die elektronen krijgen, hebben een negatieve lading en worden anionen genoemd. Kationen en anionen combineren in verhoudingen die resulteren in een netlading van 0 voor de verbinding die ze vormen. De verbinding kaliumchloride (KCl) bevat bijvoorbeeld één chloride-ion voor elk kaliumion, omdat de lading van kalium +1 is en de lading van chloride -1. De verbinding magnesiumchloride (MgCl 2 ) bevat twee chloride-ionen voor elk magnesiumion omdat de lading van magnesium +2 is.

Ionen kunnen in water van elkaar gescheiden zijn

De elektrostatische krachten die ionische verbindingen bij elkaar houden, zijn sterk wanneer de verbindingen in vaste vorm zijn. Omdat de smeltpunten van ionische verbindingen vaak erg hoog zijn, worden ze over het algemeen als vaste stoffen op het aardoppervlak aangetroffen. Ionische bindingen zijn echter niet zo sterk als covalente bindingen, omdat de ionen uit elkaar kunnen worden getrokken, of opgelost, in een chemische reactie, vloeistoffen zoals water. Er wordt gezegd dat ionen opgelost in water zich in een chemische reactie bevinden, en veel ionen zijn in staat elektrische stromen te geleiden in deze vorm.

Elektrolyten zijn belangrijk voor biologischSystemen

Elektrolyten zijn ionen die elektriciteit kunnen geleiden wanneer ze in water zijn opgelost. In biologische systemen zijn elektrolyten essentieel voor osmotische regulatie - de balans van water over celmembranen. Elektrolyten dragen ook bij aan kritische biologische processen die afhankelijk zijn van elektrische ladingen over het celmembraan, zoals spiersamentrekkingen en zenuwimpulsen. Veel voorkomende biologische elektrolyten zijn het calciumion (Ca 2+ ), het natriumion (Na + ), het magnesiumion (Mg 2+ ), het kaliumion (K + ), het fosfaation (PO 4 3- ) en het chloride ion (Cl - ).

Een verstoorde elektrolytenbalans kan ernstige lichamelijke symptomen en zelfs de dood veroorzaken. Een van de meest voorkomende verstoringen van de elektrolytenbalans is hyponatriëmie, onvoldoende natriumgehalte in het bloed. Hyponatriëmie kan een symptoom zijn van een andere medische aandoening of wordt veroorzaakt door te veel water binnen te krijgen zonder voldoende natrium te vervangen. Behandelings voor deze ernstige aandoening zijn bedoeld om de natriumbalans in het lichaam te herstellen, zodat de hersenen, het hart en andere organen goed kunnen functioneren.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter