معلومة

كيف يكون الانتشار الأيوني مستقلاً عن الأيونات الأخرى؟

كيف يكون الانتشار الأيوني مستقلاً عن الأيونات الأخرى؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

ينشأ هذا السؤال من تفسير ما هي إمكانات الراحة لغشاء الخلية. في صيغة جولدمان ، لا يوجد تفاعل بين أنواع الأيونات المختلفة.

إذا كان الانتشار ناتجًا عن الحركة العشوائية للأيونات والاصطدامات ، فكيف لا يبدو أن أيونات K + تتأثر بالتركيز العالي جدًا لأيونات الصوديوم خارج الغشاء؟ ألا يجب أن يكون هناك تأثير بسبب حقيقة أن تركيز الأيونات في الخارج أعلى من الداخل؟ كيف يكون كلهم ​​مستقلين؟


والأهم من ذلك ، أن نموذج جولدمان-هودجكين-كاتز بالكامل هو نموذج جيد. إنها طريقة نود أن نجد بها الظواهر ونشرحها بالقلم والورقة.

في كثير من الأحيان ، يبني العلماء نماذج لشرح البيانات الموجودة في أيديهم ، ولكن حتى ذلك الحين ، سيتعين عليهم إضافة شيء من خيالهم. على سبيل المثال ، رأى علماء الفلك الأوائل الكواكب تتحرك بشكل مختلف عن النجوم ، وتوصلوا إلى فكرة أن الكواكب ، كما تعلم ، لا تدور حول الأرض ، ولكن ربما تدور حول بعض النقاط في الفضاء ، والتي بدورها تدور حول الأرض. لم ينجح ذلك بشكل جيد ، لذلك قاموا بإنشاء نموذج مركزية الشمس ، حيث تدور الكواكب والأرض حول الشمس. كان هذا لا يزال قابلاً للكمال ، واقترح نيوتن أن الكواكب لا تتحرك في دوائر ، بل تتحرك على شكل بيضاوي. كان لدى كل جيل من علماء الفلك نفس البيانات تقريبًا ، لكنهم اختاروا وضع بعض الافتراضات في نماذجهم.

وينطبق الشيء نفسه مع عدم وجود تفاعل بين أيونات البوتاسيوم والصوديوم: إنه افتراض نظري. كما هو الحال في النماذج ، فإن نموذج GHK جيد جدًا ، لأنه يناسب النتائج التجريبية بشكل أفضل من أي نموذج آخر. إن افتراضاتها لديها فرصة كبيرة في أن تكون صحيحة ، وتعكس العالم المادي. أعتقد أنك سألت حقًا ما هي الحقائق المادية التي تكمن وراء افتراض الاستقلال الأيوني. الحقيقة هي أنك تبحث عن تفسيرات لحقيقة قد تكون أو لا تكون كذلك - لذا فإن أي رد تتلقاه هو ، إلى حد ما ، تخمين.

فكرتي هي أن عدد جزيئات الماء (55 مولار) التي قد تصطدم بأيون أكبر بكثير من عدد الكاتيونات (حتى بضع مئات من النانو مولار ، حوالي 100 مليون نادر). ربما يكون عدد الاصطدامات الأيونية ضئيلًا. هناك عنق زجاجة واحد ، في القنوات الفعلية ، ولكن هناك أنواع مختلفة لا تلتقي ، لأن لكل منها قنواتها الخاصة.

آخر ، أكثر واقعية ، هو أن النموذج غير كامل ، والاستقلال هو رغبة أكثر من كونه حقيقة كاملة. نقلاً عن http://books.google.com/books؟id=SmJoSwnwSh0C&lpg=PA353&ots=3fvI19Sk5Q&dq=ghk٪20ion٪20independence٪20fails&pg=PA353#v=onepage&q&f=false: "الأدبيات الثرية حول كيفية فشل القنوات الأيونية في طاعة تمت مراجعة مبدأ الاستقلال في الفصل 14 من Hille (1991) ، وستتم دراسة بعض النماذج المحددة في الفصل التالي ".


ربما أفتقد شيئًا ما هنا (وهو ليس مجال خبرتي) ولكن ...

تتضمن صيغة GHK المعلمة الخامسم وهو إمكانات الغشاء. يتم تحديد هذه المعلمة من خلال التركيزات داخل الخلايا وخارجها لجميع الأيونات. تركيز خارجي عالٍ من Na+ لذلك سوف تؤثر على صافي حركة K.+.

أحد افتراضات معادلة GHK هو أن الأيونات لا تتفاعل بشكل مباشر.


المراقبة المباشرة لديناميات الأيونات في الأقطاب الكهربائية فائقة المكثف باستخدام فى الموقع التحليل الطيفي للانتشار بالرنين المغناطيسي النووي

يدعم النقل الأيوني داخل أقطاب الكربون المسامية تخزين الطاقة في المكثفات الفائقة ومعدل الشحن والتفريغ ، ومع ذلك فقد أوضحت دراسات قليلة خصائص المواد التي تؤثر على ديناميكيات الأيونات. هنا نستخدم فى الموقع مطيافية التدرج النبضي للمجال النبضي لقياس الانتشار الأيوني في المكثفات الفائقة مباشرة. نجد أن الحبس في هياكل الأقطاب النانوية يقلل من معاملات الانتشار الذاتي الفعالة للأيونات بأكثر من أمرين من حيث الحجم مقارنة بالكهرباء الأنيقة ، ويتم تعديل الانتشار داخل المسام بالتغيرات في مجموعات الأيونات في واجهة القطب / المنحل بالكهرباء أثناء الشحن. يؤثر تركيز الإلكتروليت وتوزيعات حجم مسام الكربون أيضًا على الانتشار داخل المسام وحركة الأيونات داخل وخارج المسام النانوية. في ضوء النتائج التي توصلنا إليها ، نقترح أن التحكم في آلية الشحن قد يسمح بضبط أداء الطاقة والطاقة للمكثفات الفائقة لمجموعة من التطبيقات المختلفة.

نظرًا لانتشار الطاقة المتجددة والتقنيات الخضراء مثل السيارات الكهربائية ، يجب علينا تطوير طرق جديدة لتخزين الطاقة وإطلاقها على نطاق من النطاقات الزمنية. تعد البطاريات القابلة لإعادة الشحن مثالية للمقاييس الزمنية للدقائق أو الساعات (السيارات الكهربائية والأجهزة الإلكترونية المحمولة وتخزين الشبكة وما إلى ذلك) ، بينما تعد المكثفات الفائقة واعدة بشكل أكبر للمقاييس الزمنية الثانية أو الفرعية ويتم استخدامها بشكل متزايد لتطبيقات النقل حيث يلزم الشحن السريع والتفريغ . يأتي التعامل الفائق مع الطاقة وعمر دورة المكثفات الفائقة على حساب كثافة الطاقة ، مع الأبحاث الحديثة التي تعتمد على المواد والتي تهدف إلى معالجة هذه المشكلة من خلال ضبط الهيكل النانوي المسام لأقطاب الكربون 1،2 ، وباستخدام الإلكتروليتات السائلة الأيونية التي تكون مستقرة عند الفولتية العالية 3،4. أتاح كلا النهجين بعض الزيادات في كثافة الطاقة ، وإن لم يكن ذلك بدون التضحية بكثافة الطاقة. يجب فهم التوازن الدقيق بين الطاقة والقوة إذا كان سيتم استخدام المكثفات الفائقة في مجموعة واسعة من التطبيقات.


علق على "الموصلية الأيونية ومعاملات الانتشار ودرجة التفكك في إلكتروليتات الليثيوم والسوائل الأيونية وهيدروجيل متعدد الإلكتروليتات"

تاريخ النشر

  • تم الاستلام 4 سبتمبر 2018
  • مراجعة 21 أكتوبر 2018
  • نشرت عبر الإنترنت 12 نوفمبر 2018
  • نشرت في العدد 6 ديسمبر 2018
آراء المادة
متري
اقتباسات

مشاهدات المقالات هي مجموع تنزيلات النصوص الكاملة للمقالات المتوافقة مع COUNTER منذ نوفمبر 2008 (بتنسيق PDF و HTML) عبر جميع المؤسسات والأفراد. يتم تحديث هذه المقاييس بانتظام لتعكس الاستخدام حتى الأيام القليلة الماضية.

الاقتباسات هي عدد المقالات الأخرى المقتبسة من هذه المقالة ، ويتم حسابها بواسطة Crossref ويتم تحديثها يوميًا. العثور على مزيد من المعلومات حول عدد الاقتباسات Crossref.

درجة الانتباه Altmetric هي مقياس كمي للانتباه الذي تلقته مقالة بحثية عبر الإنترنت. سيؤدي النقر فوق رمز الكعكة إلى تحميل صفحة على altmetric.com تحتوي على تفاصيل إضافية حول النتيجة ووجود وسائل التواصل الاجتماعي للمقالة المحددة. يمكنك العثور على مزيد من المعلومات حول "نقاط الانتباه البديلة" وكيفية احتساب النتيجة.

نشر جاريدو وزملاؤه (1) مؤخرًا بحثًا في هذه المجلة عن الموصلية الكهربائية والانتشار الذاتي للأيونات لأملاح الليثيوم في الماء ، والسوائل الأيونية ، والهيدروجيل متعدد الإلكتروليت. يهدف العمل إلى إثبات أن افتراض التفكك الكامل ليس ضروريًا للوصف الصحيح لتوصيل محاليل الإلكتروليت هذه بالإضافة إلى وصف التوصيل في الهلاميات المائية. يستشهد المؤلفون بعمل (2) على الخصائص الديناميكية الحرارية لمحاليل الإلكتروليت بناءً على ما يسمى بنموذج أرهينيوس لترابط الأيونات في الإلكتروليتات القوية لصالح نهجهم ، لكنهم تجاهلوا حقيقة أن هذا النموذج قد أظهر تنبؤات غير صحيحة. [3 ، 4)

تعتمد الحجج المستخدمة فيما يتعلق بخصائص النقل على نموذج بسيط ولكنه غير صحيح يربط الانتشار الذاتي للأيونات بالتوصيل الكهربائي استنادًا إلى معادلة نرنست-أينشتاين ونظرية أرينيوس للانفصال غير الكامل. عالج ماكين نقاط ضعف نظرية أرينيوس للتوصيل في كتابه الكلاسيكي منذ عدة سنوات: في جوهرها ، يفترض أن القدرة على الحركة هي ثوابت مستقلة عن التركيز. [5) تجاهل جاريدو وآخرون (1) مجموعة كبيرة من العمل التجريبي والحسابي والنظري في الأدبيات يظهر عدم كفاية نهجهم ، والذي ليس له مبرر نظري مناسب. العيوب الأساسية هي أن الارتباطات بين سرعات الأيونات المختلفة ، وبين جزيئات المذيبات ، وبين الأيونات وجزيئات المذيبات مهملة وأنه لا يوجد تمييز بين الحركات الكهربائية والانتشارية للأيونات في المحلول ، وهو مفهوم مهم في الكيمياء الكهربائية. لسوء الحظ ، هذه مفاهيم خاطئة شائعة في الأدبيات ، على سبيل المثال ، المراجع (6-10) ، جميع المنشورات الحديثة. يسعى هذا التعليق لتوضيح القضايا المعنية.

القيمة المحددة لمعامل الانتشار الذاتي للأيون (دسأنا) عند التخفيف اللانهائي (المشار إليه بعلامة ∞) من خلال علاقة نيرنست: (11،12) (1) حيث λأنا ∞ هي الموصلية المولية الأيونية المحددة ، F و ص هي ثوابت فاراداي والغاز ، و تي هي درجة الحرارة المطلقة. نظرًا لأن الموصلية المولية للملح هي مجموع المساهمات الأيونية ، فيمكن كتابتها من حيث مجموع معاملات الانتشار الذاتي للأيونات مثل (2) لمحلول ملح 1: 1. يُعرف هذا على نطاق واسع بعلاقة نيرنست-أينشتاين.

Garrido وزملاؤه (1) يطبقون هذه المعادلة بتركيزات تصل إلى 5 مول / لتر ، عن طريق تعديلها لتشمل درجة تفكك الملح ، α: [3)

هذا يهمل تفاعلات المذيبات الأيونية ويفترض أن التفاعلات الأيونية تقتصر على الارتباط لتشكيل أنواع محايدة. إنهم لا يذكرون أي مصدر لهذه النسخة من معادلة نرنست-أينشتاين ولا يقدمون أي تبرير نظري ، لكن ورقة سابقة من هذه المجموعة (13) تستخدم نفس المعادلة تعطي عمل Hayamizu (14) كمصدر. ومع ذلك ، فإن كلا ورقتي Garrido يتجاهلان أن Hayamizu وزملاؤه قد أوضحوا في دراسة سابقة (15) أن eq 2 يفترض إهمال Laity "معاملات الاحتكاك" أو كما قال Laity نفسه ، "تدخل interionic" ، (16) أو بشكل أكثر دقة ، الارتباطات بين سرعات الأنواع المختلفة في المحلول ، سواء كانت موجبة أو سالبة. التخفيف في المذيبات المختلفة إلى السائل النقي ، يظهر بوضوح شديد التقاطع من الارتباط الإيجابي بين سرعات الكاتيون والأنيون في المحلول المخفف إلى الارتباط المضاد لجميع مجموعات سرعات الأيونات في السائل الأيوني النقي. كما أشار كاشياب وآخرون ، (19) فإن الارتباطات هي نتيجة مباشرة لقانون حفظ الزخم. (21 ، 22)

إذا كانت المعادلة 2 قابلة للتطبيق ، فيمكن للمرء أن يتوقع أن يكون للتوصيلات ومعاملات الانتشار الذاتي للأيونات اعتماد مماثل على التركيز عند درجة حرارة ثابتة. على الرغم من أنه يجب على المرء أن يسمح لدرجة الارتباط بأن تعتمد على التكوين ، يجب أن يكون الاتجاه العام هو نفسه بالنسبة للخصائص الثلاثة. ومع ذلك ، هذا ليس هو الحال دائما. كما يشير روبنسون وستوكس ، "تختلف حركة الأيونات في الانتشار بشكل أقل بكثير مع التركيز من حركتها في التوصيل الإلكتروليتي ، وبينما يتناقص الأخير دائمًا مع زيادة التركيز ، قد يزيد الأول أو ينقص أو يظل ثابتًا ، اعتمادًا على الملح يعتبر ". (11) تظهر زيادة معامل الانتشار الذاتي مع زيادة التركيز لأيون الكلوريد في كلوريد السيزيوم المائي ، على سبيل المثال ، في الشكل 8.2 من المرجع (12). تم إعطاء أمثلة أخرى في عمل Hertz and Mills على الانتشار الذاتي لعدد من الإلكتروليتات "تكسير بنية الماء". (23) النظريات الحالية لخصائص نقل الإلكتروليتات مثل تلك الخاصة بـ Bagchi و Turq وزملاء العمل (24،25) أنسب من تطبيق المعادلة 2.

تم وضع العلاقة بين الموصلية الكهربائية ومعاملات الانتشار الذاتي لكل من محاليل الإلكتروليت والأملاح المنصهرة (بما في ذلك السوائل الأيونية) على أساس سليم ، والجمع بين الديناميكا الحرارية غير المتوازنة والميكانيكا الإحصائية ، بواسطة شونرت ، (26) بعد العمل السابق لدوغلاس وفريش ، (27) هيرتز ، (22) وولف وهاريس ، (18) وميلر (28) على محاليل الإلكتروليت. على الرغم من أن إصدارات وولف-هاريس وميلر متوافقة مع إصدارات شونيرت ، إلا أن اشتقاقه له أشمل اشتقاق وأثبت أنه مفيد جدًا في التعامل مع السوائل الأيونية.

للحصول على إلكتروليت ثنائي مع كاتيون ملح ، ج، يُشار إليها بالرمز 1 ، وأنيون ، أ، يُشار إليه بالرمز 2 ، في مذيب محايد (0) ، حيث يتأين الملح كـ (4) وحيث يمكن إجراء قياس معاملات الانتشار الذاتي إما عن طريق التتبع أو صدى الدوران NMR ، التدفقات (ي) من الأيونات والمذيب يمكن كتابتها في إطار الكتلة الثابتة للمراجع (28) و (29) مثل (5) القوة الديناميكية الحرارية التي تحرك الانتشار أو هجرة الأيونات في مجال كهربائي في الاتجاه x للأنواع ي هو (6) حيث μي و ϕي هي الكمون الكيميائي والجهد الكهربائي ، على التوالي. F هو ثابت فاراداي. معاملات Onsager الظاهراتية Ωاي جاي إرضاء العلاقات المتبادلة ، وهي أساس الديناميكا الحرارية غير المتوازنة: [7)

ومع ذلك ، فإن نظرية الاستجابة الخطية الميكانيكية الإحصائية تستخدم معاملات الارتباط المتبادل للسرعة الخضراء كوبو (VCC) بين الجسيمات المختلفة α و من الأنواع أنا و ي: (8) مكتوب من حيث السرعات الخامس، أيضًا في الإطار المرجعي الشامل الثابت. تشير الأقواس إلى متوسط ​​جميع الجسيمات في النظام. المصطلح الموجود بين الأقواس ، دالة الارتباط المتبادل للسرعة (VCF) ، ينمو من قيمة سالبة إلى قيمة قصوى موجبة ثم يتحلل بطريقة متذبذبة مع مرور الوقت بسبب الاصطدامات بين الجسيمات في سائل عند كثافة سائلة نموذجية. يمكن حساب ذلك من خلال محاكاة الديناميكيات الجزيئية و VCC التي تم الحصول عليها عن طريق حساب المتوسط ​​على المجموعة والدمج على مدار وقت المحاكاة.

متي أنا و ي هي مكونات أو أنواع متطابقة و α و تشير إلى نفس الجسيم ، وتكامل VCF هو معامل ارتباط تلقائي للسرعة ويرتبط مباشرة بمعامل الانتشار الذاتي في مادة نقية أو معامل الانتشار الذاتي للأنواع أنا في محلول أو خليط: (9) يكون VCF للجسيم الفردي هنا موجبًا بالضرورة في وقت الصفر ويتحلل أيضًا بطريقة متذبذبة مع مرور الوقت حيث تقوم الاصطدامات بين الجسيمات بترتيب سرعة جسيم معين بشكل عشوائي. يمكن بسهولة إثبات أن معاملات الانتشار الذاتي لها نفس القيم في جميع الأطر المرجعية عندما يكون للأنواع التي تمت ملاحظتها تجريبياً (على سبيل المثال ، الراديوية أو الرنين المغناطيسي) نفس خصائص الأنواع المعينة ذات الأهمية. )

يوجد في الإلكتروليت الثنائي ست خصائص نقل مستقلة قابلة للقياس يمكن إعطاؤها من حيث معاملات ارتباط السرعة: معامل الانتشار المتبادل ، دالخامس، إما رقم النقل الأيوني ، ر1 أو ر2الموصلية الكهربائية κ، أو الموصلية المولية ، ، وثلاثة معاملات انتشار ذاتي ، واحد لكل أيون ، دS1 و دS2، وذلك للمذيب ، دS0. وفقًا لذلك ، هناك ستة معاملات Onsager مستقلة وستة معاملات ارتباط متبادل للسرعة. بالنسبة للملح المصهور أو السائل الأيوني ، يتم تقليلها إلى ثلاث خصائص نقل مستقلة فقط ، وهي الموصلية الكهربائية ومعامل الانتشار الذاتي الأيوني. [على الرغم من التأكيدات العديدة على عكس ذلك في الأدبيات السائلة الأيونية بسبب سوء فهم الكيمياء الكهربائية ، لا يمكن تحديد رقم النقل في ملح مصهور نقي ، فقط في خليط ثنائي أو محلول. (31-33) التأكيد في النتائج والمناقشة ، في الصفحة 8304 ، أن رقم نقل الكاتيون يساوي دS1/(دS1 + دS2) غير صحيح. مرة أخرى ، تنطبق هذه العلاقة فقط عند التخفيف اللانهائي حيث تكون الحركات المنتشرة والكهربائية متساوية. ).]

تم إعطاء العلاقات بين VCC ، وأرقام النقل التجريبية ، ومعاملات Onsager بواسطة Schönert ، مكافئته 24. لأغراض هذا التعليق ، مطلوب ثلاثة فقط من هذه التعبيرات لـ أيون أيون VCC. باستخدام الترميز التالي (35) (10) لـ VCC (نأ هو رقم Avogadro) ، وهذه هي (11) (12) و (13) لاحظ أن الموصلية المكافئة (القديمة) Λمكافئ = Λ / (ν1ض1) في هذه التعبيرات. ال رأنا هي أرقام النقل في الإطار المرجعي الثابت بالمذيب أو إطار Hittorf كما تم قياسه في المختبر ، د، من خلال (14) حيث دالخامس هو معامل الانتشار الثنائي أو المتبادل في الإطار المرجعي للحجم الثابت ، مرة أخرى كما تم قياسه في المختبر ، م هي مولتي الملح ، γ هو معامل النشاط المتوسط ​​على مقياس تكوين المولالية ، و جأنا هي مولارية ، مع الكثافة المعطاة بدلالة الكثافة الجزئية بمقدار (15) مأنا كونها كتل مولية.

مع القليل من الجبر ، يمكن الحصول على العلاقة الكاملة بين الموصلية ومعاملات الانتشار الذاتي للأيونات من مكافئ 11-13: (16) مع الانحراف ، ، من تعبير نرنست-أينشتاين ، Λشمال شرق، من حيث VCC بواسطة (17) هذه النتيجة ، باستخدام تعريفات مكافئة ولكن مختلفة قليلاً لـ Fاي جاي، تم اشتقاقه سابقًا بواسطة Hertz (22) و Woolf and Harris. (18) والأهم من ذلك ، تنطبق نفس المعادلة تمامًا على الأملاح المنصهرة والسوائل الأيونية. Fاي جاي تكون دائمًا سالبة ، وتمثل الارتباطات المضادة بين سرعات الأيونات ، لكل من الأزواج الأيونية ذات الشحنات نفسها والمتقابلة ، (19) بينما في المحاليل الثنائية ، Fاي جاي قد تكون موجبة أو سالبة. F12 قيم التفاعلات الأيونية على عكس الأيونات موجبة بتركيزات منخفضة إلى معتدلة أي أن سرعات الكاتيونات والأنيونات مترابطة كما يتوقع المرء. هذا ممكن لأن الزخم يتم تبادله أيضًا مع جزيئات المذيب ، بينما في الملح المصهور لا يوجد مذيب ، ونتيجة لذلك ، ينتج عن الحفاظ على الزخم سلبيًا. F12، وإن كان حجمها أصغر إلى حد ما من Fثانيا.، VCC للتفاعلات الشبيهة بالأيونات.2(43) و نا2وبالتالي4,(44)F12 القيم موجبة بشدة ، أكثر بكثير من تلك الخاصة بالأملاح غير المصاحبة النموذجية مثل MgCl2. هذا في الواقع تشخيص مفيد لترابط الأيونات في الإلكتروليتات القوية حيث يمكن أن تعطي طرق أخرى مثل تشتت النيوترونات نتائج غامضة.

تُظهِر المعادلتان 16 و 17 أن الانحرافات عن معادلة نرنست-أينشتاين البسيطة تتضمن ارتباطات بين سرعات الأيونات في المحلول ، وليس مجرد ارتباط بسيط كما اقترحه جاريدو وآخرون. 11،12) ينطبق التعبير فقط عند التخفيف اللانهائي أو للشرط الاصطناعي الذي F12 هي الوسيلة الحسابية لـ Fثانيا. (شروط مماثلة للتعبيرات البسيطة مثل معادلة Darken أو Hartley-Crank المتعلقة بالمعاملات المتبادلة والانتشار الذاتي في المحاليل غير الكهروليتية معروفة منذ فترة طويلة. وقياسات الموصلية ولكن يجب أن تشمل الانتشار المتبادل والانتشار الذاتي للمذيبات وقياسات رقم النقل من أجل الحصول على صورة كاملة. يسمح استخدام السوائل الأيونية كمواد مذابة بفحص نطاق التركيب بالكامل من حيث المبدأ ، من التخفيف اللانهائي إلى السائل الأيوني النقي ، كما هو الحال في محاكاة McDaniel and Son ، (20) والتي تمثل نهجًا أكثر تعقيدًا ، بالتوافق مع التحديد التجريبي من VCC. ومع ذلك ، فإن الأخيرة مهمة هائلة بتركيزات عالية بسبب اللزوجة العالية لمثل هذه الحلول ، والتي تستبعد تقريبًا التقنيات الكلاسيكية لتحديد الانتشار المتبادل (12 ، 46) (على الرغم من أن تشتت الضوء هو احتمال) أو أرقام النقل. هذا ، يجب على المرء أن يقاوم إغراء استخدام أساليب غير مناسبة في تحليل قياسات خاصية النقل.


الروابط الخارجية

الروابط الخارجية (الموضحة هنا باللون الأخضر) ترتبط بموقع على الجانب خارج الخلية من القناة.

  • أستيل كولين (ACh). يؤدي ارتباط الناقل العصبي أستيل كولين عند بعض نقاط الاشتباك العصبي إلى فتح القنوات التي تسمح بقبض Na + وتبدأ نبضة عصبية أو تقلص عضلي.
  • حمض الغاما غاما (جابا). ملزم GABA في بعض نقاط الاشتباك العصبي و [مدش] المعينة GABAأ & [مدش] في الجهاز العصبي المركزي يسمح بدخول أيونات الكلورين إلى الخلية ويمنع تكوين النبضات العصبية. [أكثر]

الروابط الداخلية

ترتبط الروابط الداخلية بموقع على بروتين القناة المعرض للعصارة الخلوية.

  • "الرسل الثاني" ، مثل دوري AMP (معسكر) و GMP دوري (cGMP) ، تنظم القنوات المشاركة في بدء النبضات في الخلايا العصبية التي تستجيب للروائح والضوء على التوالي.
  • ATP مطلوب لفتح القناة التي تسمح بالكلوريد (Cl -) والبيكربونات (HCO3 -) أيونات خارج الخلية. هذه القناة معيبة في المرضى الذين يعانون من التليف الكيسي. على الرغم من الحاجة إلى الطاقة المحررة بواسطة التحلل المائي لـ ATP لفتح القناة ، إلا أن هذا الأمر ضروري ليس مثال على النقل النشط تنتشر الأيونات عبر القناة المفتوحة بعد تدرج تركيزها.

الخصائص المشتركة بين المركبات الأيونية

ترتبط خصائص المركبات الأيونية بمدى قوة جذب الأيونات الموجبة والسالبة لبعضها البعض في رابطة أيونية. تعرض المركبات المميزة أيضًا الخصائص التالية:

  • هم يشكلون بلورات.
    تشكل المركبات الأيونية شبكات بلورية بدلاً من مواد صلبة غير متبلورة. على الرغم من أن المركبات الجزيئية تشكل بلورات ، إلا أنها غالبًا ما تتخذ أشكالًا أخرى بالإضافة إلى أن البلورات الجزيئية عادةً ما تكون أكثر نعومة من البلورات الأيونية. على المستوى الذري ، البلورة الأيونية عبارة عن هيكل منتظم ، حيث يتناوب الكاتيون والأنيون مع بعضهما البعض ويشكلان بنية ثلاثية الأبعاد تعتمد بشكل كبير على الأيونات الأصغر التي تملأ الفجوات بين الأيونات الأكبر بالتساوي.
  • لديهم نقاط انصهار عالية ونقاط غليان عالية.
    يلزم درجات حرارة عالية للتغلب على التجاذب بين الأيونات الموجبة والسالبة في المركبات الأيونية. لذلك ، هناك حاجة إلى الكثير من الطاقة لإذابة المركبات الأيونية أو التسبب في غليانها.
  • لديهم محتوى أعلى من المحتوى الحراري للاندماج والتبخر من المركبات الجزيئية.
    مثلما تحتوي المركبات الأيونية على نقاط انصهار وغليان عالية ، فإنها عادة ما تحتوي على محتوى داخلي من الاندماج والتبخر يمكن أن يكون أعلى من 10 إلى 100 مرة من تلك الموجودة في معظم المركبات الجزيئية. المحتوى الحراري للانصهار هو الحرارة المطلوبة لصهر مول واحد من مادة صلبة تحت ضغط ثابت. المحتوى الحراري للتبخير هو الحرارة المطلوبة لتبخير مول واحد من مركب سائل تحت ضغط ثابت.
  • إنها صلبة وهشة.
    البلورات الأيونية صلبة لأن الأيونات الموجبة والسالبة تنجذب بقوة إلى بعضها البعض ويصعب فصلها ، ومع ذلك ، عندما يتم تطبيق الضغط على بلورة أيونية ، قد يتم إجبار الأيونات ذات الشحنة المماثلة على الاقتراب من بعضها البعض. يمكن أن يكون التنافر الإلكتروستاتيكي كافيًا لتقسيم البلورة ، وهذا هو سبب هشاشة المواد الصلبة الأيونية أيضًا.
  • يوصلون الكهرباء عندما يذوبون في الماء.
    عندما يتم إذابة المركبات الأيونية في الماء ، تكون الأيونات المنفصلة حرة في توصيل الشحنات الكهربائية من خلال المحلول. تقوم المركبات الأيونية المنصهرة (الأملاح المنصهرة) أيضًا بتوصيل الكهرباء.
  • إنها عوازل جيدة.
    على الرغم من أنها تجري في صورة منصهرة أو في محلول مائي ، فإن المواد الصلبة الأيونية لا توصل الكهرباء جيدًا لأن الأيونات مرتبطة ببعضها البعض بإحكام.

فيوري ، ج. وآخرون. إلكترونيات تعتمد على مواد ثنائية الأبعاد. نات. تكنولوجيا النانو. 9, 768–779 (2014).

Mak ، K. F. & amp Shan ، J. الضوئيات والإلكترونيات الضوئية لثاني كالكوجينيدات معدنية انتقالية لأشباه الموصلات ثنائية الأبعاد. نات. الفوتون. 10, 216–226 (2016).

Schaibley ، J.R et al. Valleytronics في مواد ثنائية الأبعاد. نات. القس ماطر. 1, 16055 (2016).

هونغ ، ج وآخرون. هيكل إلكتروني متباين الخواص يعتمد على الطبقة من MoS قائم بذاته ثنائي الأبعاد2. فيز. القس ب 93, 075440 (2016).

جونج ، سي وآخرون. التطبيقات الإلكترونية والإلكترونية الضوئية القائمة على ثنائي كالكوجينيدات معدنية انتقالية جديدة متباينة الخواص. حال. علوم. 4, 1700231 (2017).

Jung ، Y. ، Zhou ، Y. & amp Cha ، J. J. Intercalation في الكالكوجينيدات المعدنية الانتقالية ثنائية الأبعاد. إينورج. تشيم. أمام. 3, 452–463 (2016).

Voiry ، D. ، Mohite ، A. & amp Chhowalla ، M. هندسة الطور لثاني كالكوجينيدات المعادن الانتقالية. تشيم. شركة القس. 44, 2702–2712 (2015).

Wang ، L. ، Xu ، Z. ، Wang ، W. & amp Bai ، X. الآلية الذرية لعمليات الصخر الكهروكيميائية الديناميكية لـ MoS2 أوراق النانو. جيه. تشيم. شركة 136, 6693–6697 (2014).

شوالا ، م وآخرون. كيمياء الصفائح النانوية ثنائية الكالكوجينيد المعدنية الانتقالية ثنائية الأبعاد. نات. تشيم. 5, 263–275 (2013).

Sun، X.، Wang، Z.، Li، Z. & amp Fu، Y. Q. أصل التحول الهيكلي في ثنائي كبريتيد الموليبدينوم أحادي الطبقة وثنائي الطبقات. علوم. اعادة عد. 6, 26666 (2016).

Kappera، R. et al. جهات الاتصال منخفضة المقاومة المصممة على مراحل للحصول على MoS فائق الرقة2 الترانزستورات. نات. ماتر. 13, 1128–1134 (2014).

تشو ، إس وآخرون. نمط الطور للتلامس المتجانس الأومي في MoTe2. علم 349, 625–628 (2015).

Lin ، Y.-C ، Dumcenco ، D.O. ، هوانغ ، Y.-S. & amp Suenaga ، K. الآلية الذرية لانتقال المرحلة شبه الموصلة إلى المعدن في MoS أحادي الطبقة2. نات. تكنولوجيا النانو. 9, 391–396 (2014).

Yang ، H. ، Kim ، S.W ، Chhowalla ، M. & amp Lee ، Y. H. التحولات الهيكلية ومراحل الحالة الكمومية في مواد طبقات فان دير فال. نات. فيز. 13, 931–937 (2017).

تشوي ، D.-H. ، سونغ ، H.-J. & amp Chang، K.J. فهم انتقال الطور الطوبولوجي في ثنائي كالكوجينيدات المعادن الانتقالي أحادي الطبقة. فيز. القس ب 93, 125109 (2016).

وانج واي وآخرون. انتقال المرحلة الهيكلية في MoTe أحادي الطبقة2 مدفوعة بالمنشطات الكهروستاتيكية. طبيعة سجية 550, 487–491 (2017).

ما ، واي وآخرون. انتقال طور عكسي من أشباه الموصلات إلى معدن في ترسب بخار كيميائي نمت أحادي الطبقة WSe2 وتطبيقات الأجهزة. ACS نانو 9, 7383–7391 (2015).

Stephenson، T.، Li، Z.، Olsen، B. & amp Mitlin، D. تطبيقات بطارية ليثيوم أيون لثاني كبريتيد الموليبدينوم (MoS2) المركبات النانوية. بيئة الطاقة. علوم. 7, 209–231 (2014).

Xu، X.، Liu، W.، Kim، Y. & amp Cho، J. Nanostructured metal sulfides لبطاريات ليثيوم أيون: التقدم والتحديات. نانو اليوم 9, 604–630 (2014).

Li، Y.، Wu، D.، Zhou، Z.، Cabrera، C.R & amp Chen، Z. Enhanced Li adsorption and diffusion on MoS2 nanoribbons متعرجة من آثار الحافة: دراسة حسابية. J. فيز. تشيم. بادئة رسالة. 3, 2221–2227 (2012).

وانج هـ وآخرون. الضبط الكهروكيميائي للـ MoS المحاذاة رأسياً2 نانوفيلم وتطبيقاته في تحسين تفاعل تطور الهيدروجين. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 110, 19701–19706 (2013).

شيا ، ج. وآخرون. تطور المرحلة لديناميكيات إقحام الليثيوم في 2H-MoS2. مقياس النانو 9, 7533–7540 (2017).

شيونغ ، إف وآخرون. إقحام Li في MoS2: فى الموقع مراقبة دينامياتها وضبط الخواص البصرية والكهربائية. نانو ليت. 15, 6777–6784 (2015).

لينغ ك وآخرون. إعادة هيكلة المرحلة في ثنائي كالكوجينيدات المعادن الانتقالية من أجل تخزين طاقة مستقر للغاية. ACS نانو 10, 9208–9215 (2016).

جو ، إس إتش وآخرون. جهاز memristor النانوي كمشابك في النظم العصبية. نانو ليت. 10, 1297–1301 (2010).

دو ، ج وآخرون. ثبات فائق وقدرة عالية من ثاني كبريتيد الموليبدينوم المعاد تجميعه كمواد أنود لبطاريات الليثيوم أيون. تشيم. كومون. 46, 1106–1108 (2010).

ميليتز ، دبليو ، شين ، جيه ، كوميل ، إيه سي وأمبير لي ، إس كلفن ، مجهر القوة وتطبيقه. تصفح. علوم. اعادة عد. 66, 1–27 (2011).

وانج ، إف وآخرون. التوزيع الكيميائي وربط الليثيوم في الجرافيت المقحم: التحديد باستخدام التحليل الطيفي الأمثل لفقدان طاقة الإلكترون. ACS نانو 5, 1190–1197 (2011).

Rasamani، K.D، Alimohammadi، F. & amp Sun، Y. Interlayer-توسيع MoS2. ماتر. اليوم 20, 83–91 (2017).

فالوف ، آي وآخرون. تتطلب البطاريات النانوية في المفاتيح المقاومة القائمة على الأكسدة والاختزال امتدادًا لنظرية ميمريستور. نات. كومون. 4, 1771 (2013).

بارك ، G.-S. وآخرون. فى الموقع مراقبة القنوات الموصلة الفتيلية في Ta غير المتماثلة2ا5 × س/ TaO2 × س هيكل ثنائي الطبقة. نات. كومون. 4, 2382 (2013).

يانج ، واي وآخرون. مراقبة إجراء نمو خيوط في الذكريات المقاومة النانوية. نات. كومون. 3, 732 (2012).

فونسيكا ، ر وضع العلامات والتقاط متشابك (محرر ساجيكومار ، س) 29-44 (سبرينغر ، نيويورك ، 2015).

Muller ، D. ، Hefft ، S. & amp Figurov ، A. التفاعلات غير المتجانسة بين UP و LTD في شرائح الحصين CA1. عصبون 14, 599–605 (1995).

نيشياما ، إم ، هونج ، ك. ، ميكوشيبا ، ك. ، بو ، إم- إم. & amp Kato، K. تنظم مخازن الكالسيوم القطبية وخصوصية إدخال التعديل المشبكي. طبيعة سجية 408, 584–588 (2000).

Royer، S. & amp Paré، D. الحفاظ على الوزن التشابكي الكلي من خلال اكتئاب متشابك متوازن وتقوية. طبيعة سجية 422, 518–522 (2003).

Bailey، C.H، Giustetto، M.، Huang، Y.-Y.، Hawkins، R.D & amp Kandel، E.R. نات. القس نيوروسسي. 1, 11–20 (2000).

شيريدان ، ب.م وآخرون. تشفير متناثر مع شبكات memristor. نات. تكنولوجيا النانو. 12, 784–789 (2017).

بورغيتي ، جيه وآخرون. تتيح مفاتيح التبديل "Memristive" عمليات منطقية "ذات حالة" من خلال التضمين المادي. طبيعة سجية 464, 873–876 (2010).

يو ، واي وآخرون. انتقالات مرحلة ضبط البوابة في رقائق رقيقة من 1T-TaS2. نات. تكنولوجيا النانو. 10, 270–276 (2015).

Zhu، J. et al. ترانزستورات متشابكة مؤينة تعتمد على بلورات 2D van der Waals مع ديناميكيات انتشارية قابلة للضبط. حال. ماتر. 30, 1800195 (2018).

هو ، ك ، بول ، سي ، ماك ، ك.ف ، وأمبير شان ، ي.2. نانو ليت. 13, 2931–2936 (2013).

كونلي ، هـ.جيه وآخرون. هندسة فجوة الحزمة للأحادية الطبقة المجهدة و MoS ذات الطبقة الثنائية2. نانو ليت. 13, 3626–3630 (2013).

سانجوان ، في.كيه وآخرون. ترانزستورات متعددة الأطراف من ثنائي كبريتيد الموليبدينوم أحادي الطبقة. طبيعة سجية 554, 500 (2018).

Zhu، L.Q.، Wan، C. J.، Guo، L.Q.، Shi، Y. & amp Wan، Q. شبكة المشبك الاصطناعي على موصل البروتون غير العضوي للأنظمة العصبية. نات. كومون. 5, 3158 (2014).

Yang ، Y. ، Chen ، B. & amp Lu ، D.W Memristive شبكات متطورة جسديًا تمكن من محاكاة اللدونة غير المتجانسة. حال. ماتر. 27, 7720–7727 (2015).

وانج زد وآخرون. Memristors مع ديناميكيات الانتشار كمحاكيات متشابكة للحوسبة العصبية. نات. ماتر. 16, 101–108 (2016).

Zhu، X.، Lee، J. & amp Lu، D. حال. ماتر. 29, 1700527 (2017).

Zhu، X.، Du، C.، Jeong، Y. & amp Lu، D. W. مضاهاة الحؤول المشبكي في memristors. مقياس النانو 9, 45–51 (2017).


الملخص

تم تحديد معاملات الانتشار الذاتي (SDCs) لـ Na + و Cs + و Ba 2+ في غشاء Nafion-117 الذي يحتوي على تركيبات كاتيونية مختلطة. تم تحضير أغشية بنسب مختلفة من كاتيونات Na + –C + و Cs + –Ba 2+ و Na + –Ba 2+ و Ag + –Ba 2+ عن طريق الموازنة مع المحاليل التي تحتوي على نسب مختلفة من هذه الكاتيونات. SDCs للكاتيونات (دنا, دسي اس, دبا) وقد تم تحديد التركيبات الأيونية للغشاء باستخدام طريقة التتبع الإشعاعي. بالنسبة لأنظمة Na-Cs و Cs-Ba ، تم العثور على SDCs للكاتيونات لتكون مستقلة عن التركيبات الأيونية للغشاء. في حالة نظام Na – Ba ، دنا لا يتغير مع التركيب الأيوني ، بينما دبا وجد أنه يعتمد بشدة على التركيب الأيوني للغشاء ويتناقص باستمرار مع زيادة محتوى الصوديوم في الغشاء. كما تم الحصول على نتائج مماثلة ل دبا في حالة نظام Ag – Ba. الموصلات المحددة (κعفريت) للغشاء في الأشكال الموجبة المختلطة تم الحصول عليها أيضًا من قياس مقاومة التيار المتردد ومقارنتها مع (κكال) محسوبة من بيانات SDC. بالنسبة لنظام Na – Ba ، يتم زيادة κعفريت مع زيادة محتوى الصوديوم في الغشاء وجد أنه مكافئ ، في حين أن الزيادة خطية في نظام Na-Cs. تم شرح السبب وراء السلوكيات المختلفة لأنواع مختلفة من الأنظمة الأيونية نوعياً بناءً على مسارات النقل المختلفة للكاتيونات في الغشاء.


النقاط الرئيسية

  • لا يمكن للأيونات المهمة أن تمر عبر الأغشية بالانتشار السلبي إذا أمكن ذلك ، فسيكون من المستحيل الحفاظ على تركيزات معينة من الأيونات.
  • يتناسب الضغط التناضحي طرديًا مع عدد الذرات المذابة أو الجزيئات التي تمارس الأيونات ضغطًا أكبر لكل وحدة كتلة من تلك التي تمارسها غير الكهارل.
  • تتطلب أيونات الإلكتروليت الانتشار الميسر والنقل النشط لعبور الأغشية شبه المنفذة.
  • يحدث الانتشار الميسر من خلال القنوات القائمة على البروتين ، والتي تسمح بمرور المذاب على طول تدرج التركيز.
  • في النقل النشط ، تغير الطاقة من ATP شكل بروتينات الغشاء التي تحرك الأيونات ضد تدرج التركيز.

أمثلة على الانتشار الميسر

يخضع عدد من الجزيئات المهمة للانتشار الميسر للتنقل بين الخلايا والعضيات دون الخلوية.

ناقل الجلوكوز

عندما يتم هضم الطعام ، يكون هناك تركيز عالٍ من الجلوكوز داخل الأمعاء الدقيقة. يتم نقل هذا من خلال أغشية خلايا القناة الهضمية ، نحو الخلايا البطانية التي تبطن الشعيرات الدموية. بعد ذلك ، يتم نقل الجلوكوز في جميع أنحاء الجسم عن طريق الدورة الدموية. عندما يتدفق الدم عبر الأنسجة التي تحتاج إلى طاقة ، يعبر الجلوكوز أغشية الخلايا البطانية مرة أخرى ويدخل الخلايا ذات تركيز منخفض من الجلوكوز. من حين لآخر ، عندما تنخفض مستويات السكر في الدم ، يمكن أن تحدث الحركة في الاتجاه المعاكس - من أنسجة الجسم إلى الدورة الدموية. على سبيل المثال ، يمكن أن تفرز الخلايا الكبدية الجلوكوز حتى من مصادر غير كربوهيدراتية للحفاظ على تركيز السكر في الدم الأساسي ومنع نقص السكر في الدم.

إن ناقل الجلوكوز الذي يسهل هذه الحركة هو بروتين حامل له هيكلان متطابقان رئيسيان. في حين أن البنية ثلاثية الأبعاد الدقيقة غير معروفة ، فمن المحتمل أن يؤدي ارتباط الجلوكوز إلى تغيير تكوين يجعل موقع الربط يواجه الجزء الداخلي للخلية. عندما يتم إطلاق الجلوكوز في الخلية ، يعود الناقل إلى شكله الأصلي.

قنوات ايون

Ion channels have been extensively studied in excitatory cells like neurons and muscle fibers since the movement of ions across the membrane is an integral part of their function. These channel proteins form pores on the lipid bilayer that can be either in the open or closed conformation, depending on the electrical potential of the cell and the binding of ligands. In this sense, these proteins are called ‘gated’ channels.

The presence of ion pumps in most cells ensures that the ionic composition of the extracellular fluid is different from the cytosol. The resting potential of any cell is driven by this process, with an excess of sodium ions in the extracellular region and an excess of potassium ions within the cell. The electrical and concentration gradient generated in this manner is used for the propagation of action potentials along neurons and the contractility of muscle cells.

When a small change in the voltage of a cell occurs, sodium ion channels open and allow the rapid ingress of sodium ions into the cell. This, in turn, induces the opening of potassium ion channels, allowing these ions to move outward, demonstrating that the diffusion of one substance can occur independently of another. In a few milliseconds, a region in the cell membrane can undergo large changes in voltage – from -75 mV to +30 mV.

The binding of neurotransmitters like acetylcholine to receptors on muscle cells changes the permeability of ligand-gated ion channels. The transmembrane channel is made of multiple subunits arranged like a closed cylinder. The binding of the ligand (acetylcholine) alters the conformation of the hydrophobic side chains that block the central passage. This leads to the rapid influx of sodium ions into the muscle cell. The change in the electric potential of the cell further results in the opening of calcium ion channels, which then lead to the contraction of the muscle fiber.

Aquaporins

Like other transmembrane proteins, aquaporins have not been fully characterized. However, it is known that there are many such channels for the rapid passage of water molecules in nearly every cell. These highly conserved proteins are present in bacteria, plants, fungi and animals. Mutations in the proteins forming aquaporins can lead to diseases like diabetes insipidus.


How is it that ionic diffusion is independent of other ions? - مادة الاحياء

مطلوب الاشتراك في J o VE لعرض هذا المحتوى. ستتمكن من رؤية أول 20 ثانية فقط.

يتوافق مشغل الفيديو JoVE مع HTML5 و Adobe Flash. المتصفحات القديمة التي لا تدعم HTML5 وبرنامج ترميز الفيديو H.264 ستظل تستخدم مشغل فيديو يعتمد على Flash. نوصي بتنزيل أحدث إصدار من Flash هنا ، لكننا ندعم جميع الإصدارات 10 وما فوق.

إذا لم يساعد ذلك ، فيرجى إخبارنا بذلك.

The solubility of a solute is its maximum possible concentration at solubility equilibrium in a given amount of solvent. Solubility is affected by temperature and other physical conditions.

Substances that dissolve in water are called water-soluble. A simple water-soluble ionic compound like sodium chloride dissolves in water by breaking up into monatomic ions. Here, it is more favorable for the water molecules and ions to interact in solution than it is for the ions to remain in the ordered solid.

A more complex water-soluble ionic compound like sodium nitrate contains ions that are composed of multiple atoms covalently bound together, or polyatomic ions. When sodium nitrate dissolves, the polyatomic nitrate ions do not split into nitrogen and oxygen. Instead, the ions disperse in solution as intact units.

Substances that do not dissolve in water are water-insoluble. For example, silver chloride is a water-insoluble ionic compound. In this case, it is more favorable for the ions to remain in the ordered solid than to interact with water and disperse in the solution.

The solubility of an ionic compound in water depends on the ion pair that makes up the compound. Chemists have formulated a set of empirical guidelines to predict the solubility of ionic compounds in water. Exceptions to these guidelines are rare.

All nitrates and acetates are soluble. Similarly, all ammonium and non-lithium alkali metal compounds are soluble, as are nearly all lithium salts.

Sulfate compounds are soluble, with the exception of its salts with lead, mercury, and silver &ndash remember the acronym LMS or the phrase Let Me See &ndash and calcium, barium, and strontium &ndash remember the acronym CBS or the phrase Come By Soon.

All chloride, bromide, and iodide salts are soluble, with the exception of their salts with LMS &ndash lead, mercury, and silver &ndash as well as copper(I) and thallium.

Moving to insoluble compounds, sulfides and hydroxides are insoluble, with the exception of their salts with alkali metals and barium. In addition, ammonium sulfide is soluble, and strontium hydroxide is soluble when heated.

Similarly, carbonates and phosphates are insoluble, with the exception of their ammonium and non-lithium alkali metal salts.

4.7: Solubility of Ionic Compounds

Solubility is the measure of the maximum amount of solute that can be dissolved in a given quantity of solvent at a given temperature and pressure. Solubility is usually measured in molarity (م) or moles per liter (mol/L). A compound is termed soluble if it dissolves in water.

When soluble salts dissolve in water, the ions in the solid separate and disperse uniformly throughout the solution this process represents a physical change known as dissociation. Potassium chloride (KCl) is an example of a soluble salt. When solid KCl is added to water, the positive (hydrogen) end of the polar water molecules is attracted to the negative chloride ions, and the negative (oxygen) ends of water are attracted to the positive potassium ions. The water molecules surround individual K + and Cl &minus ions, reducing the strong forces that bind the ions together and letting them move off into solution as solvated ions.

Another example of a soluble salt is silver nitrate, AgNO3, which dissolves in water as Ag + and NO3 - ions. Nitrate, NO3 - , is a polyatomic ion, and in solution, it stays intact as a single whole unit. Unlike monatomic ions (K + , Cl - , Ag + ), which contain only one atom, polyatomic ions are a group of atoms that carry a charge (NO3 - , SO4 2- , NH4 +). They remain such in solution and do not split into individual atoms.

A compound is termed insoluble if it does not dissolve in water. However, in reality, &ldquoinsoluble&rdquo compounds dissolve to some extent, that is, less than 0.01 M.

In the case of insoluble salts, the strong interionic forces that bind the ions in the solid are stronger than the ion-dipole forces between individual ions and water molecules. As a result, the ions stay intact and do not separate. Thus, most of the compound remains undissolved in water. Silver chloride (AgCl) is an example of an insoluble salt. The water molecules cannot overcome the strong interionic forces that bind the Ag + and Cl - ions together hence, the solid remains undissolved.

Solubility Rules

The solubility of ionic compounds in water depends on the type of ions (cation and anion) that form the compounds. For example, AgNO3 is water-soluble, but AgCl is water-insoluble. The solubility of a salt can be predicted by following a set of empirical rules (listed below), developed based on the observations on many ionic compounds.

i) Compounds containing ammonium ions (NH4 + ) and alkali metal cations are soluble
ii) All nitrates and acetates are always soluble.
iii) Chloride, bromide, and iodide compounds are soluble with the exception of those of silver, lead, and mercury(I)
iv) All sulfate salts are soluble except their salts with silver, lead, mercury(I), barium, strontium, and calcium
v) All carbonates, sulfites, and phosphates are insoluble except their salts with ammonium and alkali metal cations.
vi) Sulfides and hydroxides of all salts are insoluble, with the exception of their salts with alkali metal cations, ammonium ion, and calcium, strontium, and barium ions.
vii) All oxide-containing compounds are insoluble except their compounds with calcium, barium, and alkali metal cations.


شاهد الفيديو: Membraanpotentieel, evenwichtspotentieel en rustpotentieel, animatie (شهر نوفمبر 2022).