Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

2.11: Liaisons ioniques
TABLE DES
MATIÈRES

JoVE Core
Biology

This content is Free Access.

Education
Ionic Bonds
 
Cette voix off est générée par ordinateur
TRANSCRIPTION

2.11: Ionic Bonds

2.11: Liaisons ioniques

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.

Aperçu

Lorsque les atomes gagnent ou perdent des électrons pour obtenir une configuration électronique plus stable, ils forment des ions. Les liaisons ioniques sont des attractions électrostatiques entre les ions avec des charges opposées. Les composés ioniques sont rigides et cassants lorsqu’ils sont solides et peuvent se dissocier dans leurs ions constitutifs dans l’eau. Les composés covalents, en revanche, restent intacts à moins qu’une réaction chimique ne les brise.

Les charges opposées maintiennent les ions ensemble dans les composés ioniques

Les liaisons ioniques sont des interactions électrostatiques réversibles entre les ions avec des charges opposées. Les éléments les plus réactifs (c.-à-d. ont une tendance plus élevée à subir des réactions chimiques) comprennent ceux qui n’ont qu’un seul électron de valence (p. ex., potassium) et ceux qui ont besoin d’un électron de valence de plus (p. ex., le chlore).

Les ions qui perdent des électrons ont une charge positive et sont appelés cations. Les ions qui gagnent des électrons ont une charge négative et sont appelés anions. Les Cations et les anions se combinent en ratios qui se traduisent par une charge nette de 0 pour le composé qu’ils forment. Par exemple, le chlorure de potassium composé (KCl) contient un ion chlorure pour chaque ion de potassium, parce que la charge de potassium est +1 et la charge de chlorure est de -1. Le chlorure de magnésium composé (MgCl2)contient deux ions de chlorure pour chaque ion de magnésium parce que la charge de magnésium est de +2.

Les ions peuvent se dissocier les uns des autres dans l’eau

Les forces électrostatiques qui maintiennent les composés ioniques ensemble sont fortes lorsque les composés sont en forme solide. Puisque les points de fusion des composés ioniques ont tendance à être très élevés, ils sont généralement trouvés comme des solides à la surface de la Terre. Cependant, les liaisons ioniques ne sont pas aussi fortes que les liaisons covalentes, parce que les ions peuvent être séparés, ou dissous, dans une réaction chimique liquides comme l’eau. Les ions dissous dans l’eau sont dits être dans une réaction chimique, et de nombreux ions sont capables de conduire des courants électriques quand sous cette forme.

Les électrolytes sont importants pour les systèmes biologiques

Les électrolytes sont des ions qui peuvent conduire l’électricité lorsqu’ils sont dissous dans l’eau. Dans les systèmes biologiques, les électrolytes sont essentiels à la régulation osmotique , l’équilibre de l’eau entre les membranes cellulaires. Les électrolytes contribuent également aux processus biologiques critiques qui reposent sur des charges électriques à travers la membrane cellulaire, telles que les contractions musculaires et les impulsions nerveuses. Les électrolytes biologiques courants comprennent l’ion de calcium (Ca2+), l’ion de sodium (Na+), l’ion de magnésium (Mg2+), l’ion de potassium (K+), l’ion de phosphate (PO43-) et l’ion de chlorure (Cl-).

Les déséquilibres électrolytés peuvent causer des symptômes physiques graves et même la mort. L’un des déséquilibres électrolytique les plus fréquemment rencontrés est l’hyponatrémie, les niveaux insuffisants de sodium dans le sang. L’hyponatrémie peut être un symptôme d’une autre condition médicale ou causée par l’ingestion de trop d’eau sans remplacer adéquatement le sodium. Les traitements pour cette condition grave visent à rétablir l’équilibre du sodium dans le corps afin que le cerveau, le cœur, et d’autres organes peuvent fonctionner correctement.


Lecture suggérée

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

Waiting X
simple hit counter