პასიური ტრანსპორტი არის ნივთიერებების ტრანსპორტირება კონცენტრაციის გრადიენტის გასწვრივ, რომელიც არ საჭიროებს ენერგიას. ჰიდროფობიური ნივთიერებები პასიურად ტრანსპორტირდება ლიპიდური ორშრიდან. ყველა ცილოვანი არხი და ზოგიერთი მატარებელი პასიურად გადის ნივთიერებებს საკუთარ თავში. პასიურ ტრანსპორტს, რომელიც მოიცავს მემბრანულ ცილებს, ეწოდება გაადვილებული დიფუზია.

სხვა გადამზიდავი პროტეინები (ზოგჯერ უწოდებენ ტუმბოს პროტეინებს) მემბრანაში ნივთიერებებს გადააქვთ ენერგიის ხარჯზე, რომელიც ჩვეულებრივ მიეწოდება ATP ჰიდროლიზით. ამ ტიპის ტრანსპორტი ხდება ტრანსპორტირებული ნივთიერების კონცენტრაციის გრადიენტის საწინააღმდეგოდ და მას აქტიური ტრანსპორტი ეწოდება.

სიმპორტი, ანტიპორტი და უნიპორტი

ნივთიერებების მემბრანული ტრანსპორტი ასევე განსხვავდება მათი გადაადგილების მიმართულებით და ამ მატარებლის მიერ გადატანილი ნივთიერებების რაოდენობით:

1) უნიპორტი - ერთი ნივთიერების ტრანსპორტირება ერთი მიმართულებით გრადიენტის მიხედვით

2) სიმპორტი - ორი ნივთიერების ტრანსპორტირება ერთი მიმართულებით ერთი გადამზიდველის მეშვეობით.

3) ანტიპორტი - ორი ნივთიერების მოძრაობა სხვადასხვა მიმართულებით ერთი გადამზიდველის მეშვეობით.

უნიპორტიახორციელებს, მაგალითად, ძაბვაზე დამოკიდებულ ნატრიუმის არხს, რომლის მეშვეობითაც ნატრიუმის იონები გადადიან უჯრედში მოქმედების პოტენციალის წარმოქმნის დროს.

სიმპორტიახორციელებს გლუკოზის გადამტანს, რომელიც მდებარეობს ნაწლავის ეპითელიუმის უჯრედების გარე (ნაწლავის სანათურისკენ) მხარეს. ეს ცილა ერთდროულად იჭერს გლუკოზის მოლეკულას და ნატრიუმის იონს და მისი კონფორმაციის შეცვლით ორივე ნივთიერებას უჯრედში გადააქვს. ამ შემთხვევაში გამოიყენება ელექტროქიმიური გრადიენტის ენერგია, რომელიც, თავის მხრივ, იქმნება ნატრიუმ-კალიუმის ატფ-აზას მიერ ატფ-ის ჰიდროლიზის გამო.

ანტიპორტიახორციელებს, მაგალითად, ნატრიუმ-კალიუმის ატფ-აზას (ან ნატრიუმ-დამოკიდებულ ატფ-აზას). ის გადააქვს კალიუმის იონებს უჯრედში. ხოლო უჯრედიდან – ნატრიუმის იონები.

ნატრიუმ-კალიუმის atPase-ის მუშაობა, როგორც ანტიპორტისა და აქტიური ტრანსპორტის მაგალითი

თავდაპირველად, ეს მატარებელი ამაგრებს სამ იონს მემბრანის შიგნით ნა+ . ეს იონები ცვლის ATPase აქტიური საიტის კონფორმაციას. ასეთი გააქტიურების შემდეგ ატფ-აზას შეუძლია ატფ-ის ერთი მოლეკულის ჰიდროლიზება, ხოლო ფოსფატის იონი ფიქსირდება მატარებლის ზედაპირზე მემბრანის შიგნიდან.

გამოთავისუფლებული ენერგია იხარჯება ATPase კონფორმაციის შეცვლაზე, რის შემდეგაც სამი იონი ნა+ და იონი (ფოსფატი) არის მემბრანის გარეთ. აქ არის იონები ნა+ იშლება და იცვლება ორი იონით კ+ . შემდეგ გადამზიდველის კონფორმაცია იცვლება თავდაპირველთან და იონებს კ+ გამოჩნდება გარსის შიდა მხარეს. აქ არის იონები კ+ იყოფა და გადამზიდავი კვლავ მზადაა სამუშაოდ.

უფრო მოკლედ, ATPase-ს მოქმედებები შეიძლება აღწერილი იყოს შემდეგნაირად:

1) ის "იღებს" სამ იონს უჯრედის შიგნიდან ნა+ , შემდეგ ყოფს ATP მოლეკულას და ანიჭებს ფოსფატს თავის თავს

2) „აყრის“ იონებს ნა+ და ამატებს ორ იონს კ+ გარე გარემოდან.

3) შლის ფოსფატს, ორ იონს კ+ ისვრის საკანში

შედეგად, უჯრედგარე გარემოში იქმნება იონების მაღალი კონცენტრაცია. ნა+ , ხოლო უჯრედის შიგნით - მაღალი კონცენტრაცია კ+ . მუშაობა ნა + , კ+ - ატფ-აზა ქმნის არა მხოლოდ კონცენტრაციებში განსხვავებას, არამედ მუხტებშიც (ის მუშაობს როგორც ელექტროგენური ტუმბო). დადებითი მუხტი იქმნება მემბრანის გარედან, ხოლო უარყოფითი მუხტი შიგნით.

ტექსტის_ველები

ტექსტის_ველები

arrow_upward

დახურული სისხლძარღვთა სისტემის მქონე ცხოველებში უჯრედგარე სითხე პირობითად იყოფა ორ კომპონენტად:

1) უჯრედშორისი სითხე
2) მოცირკულირე სისხლის პლაზმა.

ინტერსტიციული სითხე არის უჯრედგარე სითხის ნაწილი, რომელიც მდებარეობს სისხლძარღვთა სისტემის გარეთ და აბანავებს უჯრედებს.

სხეულის მთლიანი წყლის დაახლოებით 1/3 არის უჯრედგარე სითხე, დარჩენილი 2/3 არის უჯრედშიდა სითხე.

ელექტროლიტების და კოლოიდური ნივთიერებების კონცენტრაცია მნიშვნელოვნად განსხვავდება პლაზმაში, ინტერსტიციულ და უჯრედშიდა სითხეებში. ყველაზე გამოხატული განსხვავებებია ანიონური ცილების შედარებით დაბალი შემცველობა ინტერსტიციულ სითხეში, ვიდრე უჯრედშიდა სითხესა და სისხლის პლაზმაში, და ნატრიუმის და ქლორის უფრო მაღალი კონცენტრაცია ინტერსტიციულ სითხეში და კალიუმის უჯრედშიდა სითხეში.

სხეულის სხვადასხვა თხევადი მედიის არათანაბარი შემადგენლობა დიდწილად განპირობებულია მათ გამიჯნული ბარიერების ბუნებით. უჯრედის მემბრანები გამოყოფენ უჯრედშიდა სითხეს უჯრედგარე სითხისგან, ხოლო კაპილარული კედლები გამოყოფს ინტერსტიციულ სითხეს პლაზმისგან. შეიძლება მოხდეს ნივთიერებების ტრანსპორტირება ამ ბარიერებზე პასიურადდიფუზიის, ფილტრაციისა და ოსმოსის მეშვეობით, ასევე მეშვეობით აქტიური ტრანსპორტი.

პასიური ტრანსპორტი

ტექსტის_ველები

ტექსტის_ველები

arrow_upward

ბრინჯი. 1.12 ნივთიერებების პასიური და აქტიური ტრანსპორტირების სახეები მემბრანის გასწვრივ.

სქემატურად, უჯრედის მემბრანის მეშვეობით ნივთიერებების ტრანსპორტირების ძირითადი ტიპები ნაჩვენებია ნახ. 1.12.

სურ.1.12 მემბრანის მეშვეობით ნივთიერებების პასიური და აქტიური ტრანსპორტირების სახეები.

3 - გაადვილებული დიფუზია,

ნივთიერებების პასიური გადაცემაუჯრედის მემბრანების მეშვეობით არ საჭიროებს მეტაბოლური ენერგიის ხარჯვას.

პასიური ტრანსპორტის სახეები

ტექსტის_ველები

ტექსტის_ველები

arrow_upward

ნივთიერებების პასიური ტრანსპორტირების სახეები:

• მარტივი დიფუზია
• ოსმოზი
• იონების დიფუზია
• გაადვილებული დიფუზია

მარტივი დიფუზია

ტექსტის_ველები

ტექსტის_ველები

arrow_upward

დიფუზია არის პროცესი, რომლითაც გაზი ან ხსნადი ვრცელდება და ავსებს მთელ არსებულ მოცულობას.

სითხეში გახსნილი მოლეკულები და იონები ქაოტურ მოძრაობაში არიან, ეჯახებიან ერთმანეთს, გამხსნელის მოლეკულებს და უჯრედის მემბრანას. მოლეკულის ან იონის მემბრანასთან შეჯახებას შეიძლება ჰქონდეს ორმხრივი შედეგი: მოლეკულა ან „ამოხტება“ მემბრანიდან, ან გადის მასში. როდესაც ბოლო მოვლენის ალბათობა მაღალია, მემბრანაზე ამბობენ ამისთვის გამტარინივთიერებები.

თუ ნივთიერების კონცენტრაცია მემბრანის ორივე მხარეს განსხვავებულია, ხდება ნაწილაკების ნაკადი, რომელიც მიმართულია უფრო კონცენტრირებული ხსნარიდან განზავებულზე. დიფუზია ხდება მანამ, სანამ ნივთიერების კონცენტრაცია მემბრანის ორივე მხარეს არ გათანაბრდება. ისინი გადიან უჯრედის მემბრანაში, როგორც წყალში ძალიან ხსნადი. (ჰიდროფილური)ნივთიერებები და ჰიდროფობიური,ცუდად ან სრულიად უხსნად მასში.

მემბრანის ლიპიდებში დაშლის გამო ჰიდროფობიური, ძალიან ლიპიდში ხსნადი ნივთიერებები დიფუზირდება.

წყალი და მასში ხსნადი ნივთიერებები მემბრანის ნახშირწყალბადის მიდამოში დროებითი დეფექტების საშუალებით, ე.წ. კინკი,და ასევე მეშვეობით ფორები,მემბრანის მუდმივად არსებული ჰიდროფილური უბნები.

იმ შემთხვევაში, როდესაც უჯრედის მემბრანა არის გაუვალი ან ცუდად გამტარი ხსნარის მიმართ, მაგრამ წყალგაუმტარი, მას ექვემდებარება ოსმოსური ძალები. უჯრედში ნივთიერების უფრო დაბალი კონცენტრაციისას, ვიდრე გარემოში, უჯრედი იკუმშება; თუ უჯრედში გამხსნელის კონცენტრაცია უფრო მაღალია, წყალი უჯრედში შემოდის.

ოსმოზი

ტექსტის_ველები

ტექსტის_ველები

arrow_upward

ოსმოზი- წყლის (გამხსნელის) მოლეკულების მოძრაობა მემბრანის მეშვეობით ხსნარის უფრო დაბალი კონცენტრაციის ფართობიდან.

ოსმოსური წნევაუმცირეს წნევას უწოდებენ, რომელიც უნდა განხორციელდეს ხსნარზე, რათა თავიდან აიცილოს გამხსნელი მემბრანის გავლით ნივთიერების უფრო მაღალი კონცენტრაციის მქონე ხსნარში.

გამხსნელის მოლეკულები, ისევე როგორც ნებისმიერი სხვა ნივთიერების მოლეკულები, მოძრაობენ ქიმიური პოტენციალის განსხვავებულობის შედეგად წარმოქმნილი ძალით. როდესაც ნივთიერება იხსნება, გამხსნელის ქიმიური პოტენციალი მცირდება. ამიტომ, იმ რეგიონში, სადაც ხსნარის კონცენტრაცია უფრო მაღალია, გამხსნელის ქიმიური პოტენციალი უფრო დაბალია. ამრიგად, გამხსნელის მოლეკულები, რომლებიც გადადიან უფრო დაბალი კონცენტრაციის ხსნარიდან უფრო მაღალი კონცენტრაციის ხსნარში, მოძრაობენ თერმოდინამიკური გაგებით "ქვემოთ", "გრადიენტის გასწვრივ".

უჯრედების მოცულობა დიდწილად რეგულირდება მათში შემავალი წყლის რაოდენობით. უჯრედი არასოდეს არის გარემოსთან სრული წონასწორობის მდგომარეობაში. მოლეკულების და იონების უწყვეტი მოძრაობა პლაზმურ მემბრანაზე ცვლის ნივთიერებების კონცენტრაციას უჯრედში და, შესაბამისად, მისი შიგთავსის ოსმოსურ წნევას. თუ უჯრედი გამოყოფს ნივთიერებას, მაშინ ოსმოსური წნევის მუდმივი მნიშვნელობის შესანარჩუნებლად მან ან უნდა გამოუშვას შესაბამისი რაოდენობის წყალი, ან აითვისოს სხვა ნივთიერების ექვივალენტური რაოდენობა. ვინაიდან უჯრედების უმეტესობის გარშემო არსებული გარემო ჰიპოტონურია, უჯრედებისთვის მნიშვნელოვანია, რომ თავიდან აიცილონ დიდი რაოდენობით წყალი მათში შეღწევისგან. იზოტონურ გარემოშიც კი მუდმივი მოცულობის შენარჩუნება მოითხოვს ენერგიის მოხმარებას, შესაბამისად, უჯრედში დიფუზიის უუნარო ნივთიერებების (ცილები, ნუკლეინის მჟავები და ა.შ.) კონცენტრაცია უფრო მაღალია, ვიდრე პერიუჯრედულ გარემოში. გარდა ამისა, უჯრედში მუდმივად გროვდება მეტაბოლიტები, რაც არღვევს ოსმოსურ ბალანსს. ენერგიის დახარჯვის აუცილებლობა მუდმივი მოცულობის შესანარჩუნებლად ადვილად ვლინდება გაგრილების ან მეტაბოლური ინჰიბიტორების ექსპერიმენტებში. ასეთ პირობებში უჯრედები სწრაფად იშლება.

"ოსმოსური პრობლემის" გადასაჭრელად უჯრედები იყენებენ ორ მეთოდს:ისინი ამოტუმბიან მათი შიგთავსის კომპონენტებს ან მათში შემავალ წყალს ინტერსტიციუმში. უმეტეს შემთხვევაში, უჯრედები იყენებენ პირველ შესაძლებლობას - ამისთვის გამოიყენებენ ნივთიერებებს, უფრო ხშირად იონებს ნატრიუმის ტუმბო(იხილეთ ქვემოთ).

ზოგადად, უჯრედების მოცულობა, რომლებსაც არ აქვთ ხისტი კედლები, განისაზღვრება სამი ფაქტორით:

1) მათში შემავალი და მემბრანაში შეღწევადობის უნარის მქონე ნივთიერებების რაოდენობა;
2) ნაერთების ინტერსტიციუმში კონცენტრაცია, რომელსაც შეუძლია მემბრანაში გავლა;
3) უჯრედიდან ნივთიერებების შეღწევისა და ამოტუმბვის სიჩქარის თანაფარდობა.

უჯრედსა და გარემოს შორის წყლის ბალანსის რეგულირებაში მნიშვნელოვან როლს ასრულებს პლაზმური მემბრანის ელასტიურობა, რომელიც ქმნის ჰიდროსტატიკური წნევას, რომელიც ხელს უშლის წყლის შეღწევას უჯრედში. თუ გარემოს ორ უბანში ჰიდროსტატიკური წნევის განსხვავებაა, წყალი შეიძლება გაიფილტროს ამ ტერიტორიების გამყოფი ბარიერის ფორებში.

ფილტრაციის ფენომენები საფუძვლად უდევს ბევრ ფიზიოლოგიურ პროცესს, როგორიცაა პირველადი შარდის წარმოქმნა ნეფრონში, წყლის გაცვლა სისხლსა და ქსოვილის სითხეს შორის კაპილარებში.

იონების დიფუზია

ტექსტის_ველები

ტექსტის_ველები

arrow_upward

იონების დიფუზიახდება ძირითადად მეშვეობითმემბრანის სპეციალიზებული ცილოვანი სტრუქტურები - იონ კანაღდი ფული,როდესაც ისინი ღიაა. ქსოვილის ტიპებიდან გამომდინარე, უჯრედებს შეიძლება ჰქონდეთ იონური არხების განსხვავებული ნაკრები.

განასხვავებენ ნატრიუმის, კალიუმის, კალციუმის, ნატრიუმ-კალციუმის და ქლორიდის არხებს. არხებით იონების ტრანსპორტირებას აქვს მრავალი მახასიათებელი, რაც განასხვავებს მას მარტივი დიფუზიისგან. ეს განსაკუთრებით ეხება კალციუმის არხებს.

იონური არხები შეიძლება იყოსღია, დახურულ და ინაქტივირებულ მდგომარეობებში. არხის გადასვლა ერთი მდგომარეობიდან მეორეზე კონტროლდება ან მემბრანის ელექტრული პოტენციალის სხვაობის ცვლილებით, ან ფიზიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებების რეცეპტორებთან ურთიერთქმედებით.

შესაბამისად, იონური არხები იყოფა პოტენციურად დამოკიდებულიდა რეცეპტორებით მართული.იონური არხის შერჩევითი გამტარიანობა კონკრეტული იონისთვის განისაზღვრება სპეციალური შერჩევითი ფილტრების არსებობით მის პირში.

გაადვილებული დიფუზია

ტექსტის_ველები

ტექსტის_ველები

arrow_upward

ბიოლოგიური გარსების მეშვეობით, წყლისა და იონების გარდა, მრავალი ნივთიერება (ეთანოლიდან კომპლექსურ პრეპარატებამდე) შეაღწევს მარტივი დიფუზიით. ამავდროულად, შედარებით მცირე პოლარული მოლეკულებიც კი, როგორიცაა გლიკოლები, მონოსაქარიდები და ამინომჟავები, პრაქტიკულად არ აღწევენ უჯრედების უმეტესობის მემბრანაში მარტივი დიფუზიის გამო. ისინი გადაიცემა მეშვეობით ხელი შეუწყო დიფუზიას.

დიფუზიას სინათლეს უწოდებენნივთიერებები მისი კონცენტრაციის გრადიენტის გასწვრივ, რომელიც ხორციელდება სპეციალური ცილის მატარებელი მოლეკულების მონაწილეობით.

ტრანსპორტი Na + , K + , Cl - , Li + , Ca 2 + , HCO 3 - და H + ასევე შეიძლება განხორციელდეს კონკრეტული მატარებლები. ამ ტიპის მემბრანული ტრანსპორტის დამახასიათებელი ნიშნებია ნივთიერების გადაცემის მაღალი სიჩქარე მარტივი დიფუზიასთან შედარებით, დამოკიდებულება მისი მოლეკულების სტრუქტურაზე, გაჯერება, კონკურენცია და სპეციფიკური ინჰიბიტორებისადმი მგრძნობელობა - ნაერთები, რომლებიც აფერხებენ გაადვილებულ დიფუზიას.

გაადვილებული დიფუზიის ყველა ზემოაღნიშნული მახასიათებელი არის გადამზიდავი ცილების სპეციფიკისა და მემბრანაში მათი შეზღუდული რაოდენობის შედეგი. როდესაც გადატანილი ნივთიერების გარკვეული კონცენტრაცია მიიღწევა, როდესაც ყველა მატარებელი დაკავებულია ტრანსპორტირებული მოლეკულებით ან იონებით, მისი შემდგომი ზრდა არ გამოიწვევს ტრანსპორტირებადი ნაწილაკების რაოდენობის ზრდას - გაჯერების ფენომენი. ნივთიერებები, რომლებიც მსგავსია მოლეკულური სტრუქტურით და ტრანსპორტირდება ერთი და იგივე მატარებლის მიერ, კონკურენციას გაუწევენ მატარებელს - კონკურენციის ფენომენი.

არსებობს ნივთიერებების ტრანსპორტირების რამდენიმე ტიპი გაადვილებული დიფუზიის გზით (ნახ. 1.13):

ბრინჯი. 1.13 მემბრანის მეშვეობით ტრანსპორტირების მეთოდების კლასიფიკაცია.

უნიპორტი, როდესაც მოლეკულები ან იონები გადადიან მემბრანის მეშვეობით, განურჩევლად სხვა ნაერთების არსებობისა ან გადაცემისა (გლუკოზის, ამინომჟავების ტრანსპორტირება ეპითელური უჯრედების სარდაფის მემბრანის მეშვეობით);

სიმპორტი, რომლებშიც მათი გადატანა ხდება ერთდროულად და ცალმხრივად სხვა ნაერთებთან (შაქრებისა და ამინომჟავების ნატრიუმზე დამოკიდებული ტრანსპორტი Na + K +, 2Cl - და ერთობლივი ტრანსპორტირება);

ანტიპორტი - (ნივთიერების ტრანსპორტირება განპირობებულია სხვა ნაერთის ან იონის ერთდროული და საპირისპიროდ მიმართული ტრანსპორტით (Na + / Ca 2+, Na + / H + Cl - / HCO 3 - - გაცვლა).

სიმპორტი და ანტიპორტი სახეობაა თანატრანსპორტი,რომელშიც გადაცემის სიჩქარეს აკონტროლებს სატრანსპორტო პროცესის ყველა მონაწილე.

მატარებელი ცილების ბუნება უცნობია. მოქმედების პრინციპის მიხედვით, ისინი იყოფა ორ ტიპად. პირველი ტიპის მატარებლები ასრულებენ შატლის მოძრაობებს მემბრანის მეშვეობით, ხოლო მეორე ტიპის ისინი ჩასმულია მემბრანაში და ქმნიან არხს. მათი მოქმედების სიმულაცია შესაძლებელია ტუტე ლითონების მატარებლის ანტიბიოტიკი იონოფორების დახმარებით. ასე რომ, ერთ-ერთი მათგანი - (ვალინომიცინი) - მოქმედებს როგორც ჭეშმარიტი გადამზიდავი, რომელიც ატარებს კალიუმს მემბრანაზე. გრამიციდინ A-ს, კიდევ ერთი იონოფორის, მოლეკულები მემბრანაში ერთიმეორის მიყოლებით შეჰყავთ და ქმნიან ნატრიუმის იონების „არხს“.

უჯრედების უმეტესობას აქვს გაადვილებული დიფუზიის სისტემა. თუმცა, ამ მექანიზმით ტრანსპორტირებული მეტაბოლიტების სია საკმაოდ შეზღუდულია. ძირითადად, ეს არის შაქარი, ამინომჟავები და ზოგიერთი იონი. ნაერთები, რომლებიც წარმოადგენენ მეტაბოლიზმის შუალედურ პროდუქტებს (ფოსფორილირებული შაქარი, ამინომჟავების მეტაბოლიზმის პროდუქტები, მაკროერგები) არ ტრანსპორტირდება ამ სისტემის გამოყენებით. ამრიგად, გაადვილებული დიფუზია ემსახურება იმ მოლეკულების ტრანსპორტირებას, რომლებსაც უჯრედი იღებს გარემოდან. გამონაკლისი არის ორგანული მოლეკულების ტრანსპორტირება ეპითელიუმის მეშვეობით, რომელიც განიხილება ცალკე.

აქტიური ტრანსპორტი

ტექსტის_ველები

ტექსტის_ველები

arrow_upward

აქტიური ტრანსპორტიხორციელდება სატრანსპორტო ადენოზინტრიფოსფატაზებით (ATPases) და ხდება ATP ჰიდროლიზის ენერგიის გამო.

ნახაზი 1.12 გვიჩვენებს მემბრანის მეშვეობით ნივთიერებების პასიური და აქტიური ტრანსპორტირების ტიპებს.

1,2 - მარტივი დიფუზია ორშრიანი და იონური არხით,
3 - გაადვილებული დიფუზია,
4 - პირველადი აქტიური ტრანსპორტი,
5 - მეორადი აქტიური ტრანსპორტი.

აქტიური ტრანსპორტის სახეები

ტექსტის_ველები

ტექსტის_ველები

arrow_upward

ნივთიერებების აქტიური ტრანსპორტირების სახეები:

პირველადი აქტიური ტრანსპორტი,

მეორადი აქტიური ტრანსპორტი.

პირველადი აქტიური ტრანსპორტი

ტექსტის_ველები

ტექსტის_ველები

arrow_upward

ნივთიერებების ტრანსპორტირება დაბალი კონცენტრაციის საშუალოდან უფრო მაღალი კონცენტრაციის გარემოში არ აიხსნება გრადიენტის გასწვრივ მოძრაობით, ე.ი. დიფუზია. ეს პროცესი ხორციელდება ATP ჰიდროლიზის ენერგიის ან ენერგიის გამო ნებისმიერი იონის, ყველაზე ხშირად ნატრიუმის კონცენტრაციის გრადიენტის გამო. თუ ნივთიერებების აქტიური ტრანსპორტირებისთვის ენერგიის წყაროა ატფ-ის ჰიდროლიზი და არა სხვა მოლეკულების ან იონების მოძრაობა მემბრანის მეშვეობით, ტრანსპორტირება დაურეკაპირველადი აქტიური.

პირველადი აქტიური ტრანსფერი ხორციელდება სატრანსპორტო ატფ-აზებით, რომლებსაც ე.წ იონური ტუმბოები.ცხოველურ უჯრედებში ყველაზე გავრცელებულია Na +, K+ - ატფ-აზა (ნატრიუმის ტუმბო), რომელიც წარმოადგენს პლაზმური მემბრანის განუყოფელ ცილას და Ca 2+ - ატფ-აზა, რომელიც შეიცავს სარკო-(ენდო)-პლაზმური ბადის პლაზმურ მემბრანას. . სამივე ცილას აქვს საერთო თვისება - ფოსფორილირების და ფერმენტის შუალედური ფოსფორილირებული ფორმის წარმოქმნის უნარი. ფოსფორილირებულ მდგომარეობაში ფერმენტი შეიძლება იყოს ორი კონფორმაციით, რომლებსაც ჩვეულებრივ უწოდებენ E 1და E 2 .

ფერმენტის კონფორმაცია - ეს არის მისი მოლეკულის პოლიპეპტიდური ჯაჭვის სივრცითი ორიენტაციის (ჩაყრის) გზა. ფერმენტის ეს ორი კონფორმაცია ხასიათდება ტრანსპორტირებული იონებისადმი განსხვავებული აფინურობით, ე.ი. ტრანსპორტირებული იონების შეერთების განსხვავებული უნარი.

Na + /K + - ატფ-აზა უზრუნველყოფს Na +-ის კონიუგირებულ აქტიურ ტრანსპორტს უჯრედიდან და K + ციტოპლაზმაში. Na + /K + - ატფაზას მოლეკულაში არის სპეციალური უბანი (ადგილი), რომელშიც ხდება Na და K იონების შებოჭვა, ფერმენტ E 1-ის კონფორმაციით ეს უბანი მოქცეულია პლაზმური ბადის შიგნით. Ca 2+ -ATP-აზას გარდაქმნის ამ ეტაპის განსახორციელებლად აუცილებელია მაგნიუმის იონების არსებობა სარკოპლაზმურ რეტიკულუმში. შემდგომში, ფერმენტის ციკლი მეორდება.

მეორადი აქტიური ტრანსპორტი

ტექსტის_ველები

ტექსტის_ველები

arrow_upward

მეორადი აქტიური ტრანსპორტიარის ნივთიერების გადატანა მემბრანის გასწვრივ მისი კონცენტრაციის გრადიენტის საწინააღმდეგოდ, აქტიური ტრანსპორტირების პროცესში შექმნილი სხვა ნივთიერების კონცენტრაციის გრადიენტის ენერგიის გამო. ცხოველურ უჯრედებში მეორადი აქტიური ტრანსპორტისთვის ენერგიის ძირითადი წყაროა ნატრიუმის იონების კონცენტრაციის გრადიენტის ენერგია, რომელიც იქმნება Na + /K + - ატფაზას მუშაობის შედეგად. მაგალითად, წვრილი ნაწლავის ლორწოვანი გარსის უჯრედის მემბრანა შეიცავს ცილას, რომელიც ახორციელებს გლუკოზის და Na + გადატანას (სიმპორტს) ეპითელიოციტებში. გლუკოზის ტრანსპორტირება ხორციელდება მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ Na +, რომელიც ერთდროულად უკავშირდება გლუკოზას მითითებულ ცილას, გადაეცემა ელექტროქიმიური გრადიენტის გასწვრივ. Na+-ის ელექტროქიმიური გრადიენტი შენარჩუნებულია ამ კათიონების უჯრედიდან აქტიური ტრანსპორტით.

ტვინში Na + - ტუმბოს მუშაობა დაკავშირებულია საპირისპირო შთანთქმასთან შუამავლების (რეაბსორბცია) -ფიზიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებები, რომლებიც გამოიყოფა ნერვული დაბოლოებიდან აგზნების ფაქტორების მოქმედებით.

კარდიომიოციტებსა და გლუვკუნთოვან უჯრედებში Na+, K+-ATP-აზას ფუნქციონირება დაკავშირებულია Ca 2+-ის ტრანსპორტთან პლაზმური მემბრანის მეშვეობით, უჯრედულ მემბრანაში ცილის არსებობის გამო, რომელიც ახორციელებს კონტრტრანსპორტს (ანტიპორტს). Na + და Ca 2+. კალციუმის იონები ტრანსპორტირდება უჯრედის მემბრანაში ნატრიუმის იონების სანაცვლოდ და ნატრიუმის იონების კონცენტრაციის გრადიენტის ენერგიის გამო.

უჯრედებში აღმოაჩინეს ცილა, რომელიც ცვლის უჯრედგარე ნატრიუმის იონებს უჯრედშიდა პროტონებში - Na + /H + - გადამცვლელი.ეს მატარებელი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს უჯრედშიდა pH-ის მუდმივი შენარჩუნებაში. სიჩქარე, რომლითაც ხდება Na + /Ca 2+ და Na + /H + - გაცვლა, პროპორციულია ელექტროქიმიური Na + გრადიენტისა მემბრანის გასწვრივ. Na + უჯრედგარე კონცენტრაციის შემცირებით Na +, K + -ATP-აზას ინჰიბირება გულის გლიკოზიდებით ან კალიუმისგან თავისუფალ გარემოში, იზრდება კალციუმის და პროტონების უჯრედშიდა კონცენტრაცია. Ca 2+-ის უჯრედშიდა კონცენტრაციის ეს ზრდა Na +, K+-ATP-აზას ინჰიბიციით, საფუძვლად უდევს გულის გლიკოზიდების გამოყენებას კლინიკურ პრაქტიკაში გულის შეკუმშვის გასაძლიერებლად.

პერიოდული კანონის ფიზიკური არსის გათვალისწინებიდან გამომდინარეობს, რომ ელემენტების ქიმიური თვისებების პერიოდული ცვლილებებიასოცირდება ატომების ელექტრონულ სტრუქტურასთან, რომელიც, ტალღური მექანიკის კანონების შესაბამისად, ასევე პერიოდულად იცვლება. ელემენტების ქიმიური თვისებების ყველა პერიოდული ცვლილება, ისევე როგორც მარტივი და რთული ნივთიერებების სხვადასხვა თვისებების ცვლილება, დაკავშირებულია ატომური ორბიტალების თვისებებთან.

შემდეგი ყველაზე მნიშვნელოვანი დასკვნა, რომელიც გამომდინარეობს მე-6 ცხრილში მოცემული მონაცემების ანალიზიდან, არის დასკვნა ელექტრონების მიერ გარე ენერგიის დონეების შევსების ხასიათის პერიოდული ცვლილების შესახებ, რაც იწვევს ელემენტების ქიმიური თვისებების პერიოდული ცვლილებებიდა მათი ნაერთები.

ატომური რადიუსი არის სფეროს რადიუსი, რომელიც შეიცავს ატომის ბირთვს და ბირთვის გარშემო არსებული მთელი ელექტრონული ღრუბლის სიმკვრივის 95%. ეს პირობითი ცნებაა, რადგან. ატომის ელექტრონულ ღრუბელს არ აქვს მკაფიო საზღვარი; ის საშუალებას აძლევს ადამიანს განვსაჯოთ ატომის ზომა.

სხვადასხვა ქიმიური ელემენტების ატომური რადიუსების რიცხვითი მნიშვნელობები ნაპოვნია ექსპერიმენტულად ქიმიური ბმების სიგრძის ანალიზით, ე.ი. ურთიერთდაკავშირებული ატომების ბირთვებს შორის მანძილი. ატომების რადიუსი ჩვეულებრივ გამოიხატება ნანომეტრებში (ნმ), 1 ნმ = 10-9 მ, პიკომეტრებში (pm), 1 pm = 10-12 მ ან ანგსტრომებში (A), 1 A = 10-10 მ.

ატომური რადიუსების დამოკიდებულებას ატომური ბირთვის Z მუხტზე პერიოდული ხასიათი აქვს. ქიმიური ელემენტების პერიოდული სისტემის ერთ პერიოდში დ.ი. მენდელეევი, ტუტე ლითონის ატომის ატომური რადიუსის უდიდესი მნიშვნელობა. გარდა ამისა, Z მატებასთან ერთად, რადიუსის მნიშვნელობა მცირდება, აღწევს მინიმუმს VIIA ჯგუფის ელემენტის ატომში, შემდეგ კი მკვეთრად იზრდება ინერტული აირის ატომში, შემდეგ კი უფრო მეტად - ტუტე ლითონის ატომში. მომდევნო პერიოდის.

იონური რადიუსი.

იონების რადიუსი განსხვავდება შესაბამისი ელემენტების ატომური რადიუსებისგან. ატომების მიერ ელექტრონების დაკარგვა იწვევს მათი ეფექტური ზომების შემცირებას, ხოლო ჭარბი ელექტრონების დამატება იწვევს ზრდას. ამრიგად, დადებითად დამუხტული იონის (კატიონის) რადიუსი ყოველთვის ნაკლებია, ხოლო უარყოფითად დამუხტული იონის (ანიონის) რადიუსი ყოველთვის მეტია შესაბამისი ელექტრულად ნეიტრალური ატომის რადიუსზე. ამრიგად, კალიუმის ატომის რადიუსი არის 0,236 ნმ, ხოლო K + იონის რადიუსი 0,133 ნმ; ქლორის ატომისა და ქლორიდის იონის Cl არის 0,099 და 0,181 ნმ, შესაბამისად. ამ შემთხვევაში, იონის რადიუსი რაც უფრო განსხვავდება ატომის რადიუსისგან, მით უფრო დიდია იონის მუხტი. მაგალითად, ქრომის ატომისა და Cr 2+ და Cr 3+ იონების რადიუსი არის 0,127, 0,083 და 0,064 ნმ, შესაბამისად.

მთავარ ქვეჯგუფში, იგივე მუხტის იონების რადიუსი, ისევე როგორც ატომების რადიუსი, იზრდება ბირთვული მუხტის მატებასთან ერთად.

იონიზაციის ენერგია(ლითონური თვისებების გამოვლენის საზომი) არის ენერგია, რომელიც საჭიროა ელექტრონის ატომიდან მოსაშორებლად.

(Ca 0 - Ca 2+ + 2e - - H).

რაც უფრო მეტი ელექტრონია გარე ელექტრონულ შრეზე, მით მეტია იონიზაციის ენერგია. როგორც ატომის რადიუსი იზრდება, იონიზაციის ენერგია მცირდება. ეს ხსნის მეტალის თვისებების შემცირებას პერიოდებში მარცხნიდან მარჯვნივ და მეტალის თვისებების ზრდას ჯგუფებში ზემოდან ქვემოდან. ცეზიუმი (Cs) ყველაზე აქტიური ლითონია.

ელექტრონის აფინურობის ენერგია (არამეტალური თვისებების გამოვლენის საზომი) არის ენერგია, რომელიც გამოიყოფა ელექტრონის ატომთან მიმაგრების შედეგად (Cl 0 + 1e - -> Cl - + H). გარე ელექტრონულ შრეზე ელექტრონების რაოდენობის მატებასთან ერთად იზრდება ელექტრონების აფინურობის ენერგია, ხოლო ატომის რადიუსის მატებასთან ერთად მცირდება. ეს ხსნის არალითონური თვისებების ზრდას პერიოდებში მარცხნიდან მარჯვნივ და არალითონური თვისებების შემცირებას ძირითად ქვეჯგუფებში ზემოდან ქვემოდან.

ატომის მიახლოების ენერგია ელექტრონის მიმართ, ან უბრალოდ მას ელექტრონის აფინურობა(ε), ეწოდება მიმატების პროცესში გამოთავისუფლებულ ენერგიას ელექტრონითავისუფალ ატომს E მის ძირითად მდგომარეობაში მისი გარდაქმნით უარყოფით იონად E - (ატომის მიდრეკილება ელექტრონთან რიცხობრივად ტოლია, მაგრამ ნიშნით საპირისპიროა შესაბამისი იზოლირებული ცალსახად დამუხტული ანიონის იონიზაციის ენერგიასთან).

E + e − = E − + ε

ელექტრონეგატიურობა- ატომის ქიმიური თვისება, მოლეკულაში ატომის უნარის რაოდენობრივი მახასიათებელი სხვა ელემენტების ატომებიდან ელექტრონების მიზიდვისთვის.

ყველაზე ძლიერი მეტალის თვისებები არის ის ელემენტები, რომელთა ატომები ადვილად აძლევენ ელექტრონებს. მათი ელექტრონეგატიურობის მნიშვნელობები მცირეა (χ ​​≤ 1).

არალითონური თვისებები განსაკუთრებით გამოხატულია იმ ელემენტებში, რომელთა ატომები ენერგიულად ამატებენ ელექტრონებს.

პერიოდული ცხრილის თითოეულ პერიოდში ელემენტების ელექტრონეგატიურობა იზრდება სერიული ნომრის მატებასთან ერთად (მარცხნიდან მარჯვნივ), პერიოდული ცხრილის თითოეულ ჯგუფში ელექტრონეგატიურობა მცირდება სერიული რიცხვის გაზრდით (ზემოდან ქვემოდან).

ელემენტი ფტორი F აქვს ყველაზე მაღალი და ელემენტი ცეზიუმი Cs - უმცირესი ელექტრონეგატიურობა 1-6 პერიოდის ელემენტებს შორის.

"

ქიმიური ბმის წარმოქმნაში მონაწილე ქიმიური ელემენტების ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელია ატომის (იონის) ზომა: მისი მატებასთან ერთად მცირდება ატომთაშორისი ბმების სიძლიერე. ატომის (იონის) ზომა ჩვეულებრივ განისაზღვრება მისი რადიუსის ან დიამეტრის მნიშვნელობით. ვინაიდან ატომს (იონს) არ აქვს მკაფიო საზღვრები, "ატომური (იონური) რადიუსის" კონცეფცია გულისხმობს, რომ ატომის (იონის) ელექტრონის სიმკვრივის 90-98% შეიცავს ამ რადიუსის სფეროს. ატომური (იონური) რადიუსების მნიშვნელობების ცოდნა შესაძლებელს ხდის კრისტალებში ბირთვთაშორისი მანძილების შეფასებას (ანუ ამ კრისტალების სტრუქტურას), რადგან მრავალი პრობლემისთვის ატომების (იონების) ბირთვებს შორის უმოკლესი მანძილი შეიძლება ჩაითვალოს. მათი ატომური (იონური) რადიუსების ჯამი, თუმცა ასეთი დანამატობა მიახლოებითია და არა ყველა შემთხვევაში.

ქვეშ ატომური რადიუსიქიმიური ელემენტი (იონური რადიუსის შესახებ, იხილეთ ქვემოთ), რომელიც მონაწილეობს ქიმიური ბმის ფორმირებაში, ზოგად შემთხვევაში, შეთანხმდა, რომ გაიგოს ელემენტის კრისტალურ ბადეში უახლოეს ატომებს შორის წონასწორული ბირთვული მანძილის ნახევარი. ეს კონცეფცია, რომელიც საკმაოდ მარტივია, თუ ატომებს (იონებს) ხისტ სფეროებად განვიხილავთ, რეალურად რთული და ხშირად ორაზროვანი აღმოჩნდება. ქიმიური ელემენტის ატომური (იონური) რადიუსი არ არის მუდმივი მნიშვნელობა, მაგრამ განსხვავდება მრავალი ფაქტორის მიხედვით, რომელთაგან ყველაზე მნიშვნელოვანია ქიმიური ბმის ტიპი.

და საკოორდინაციო ნომერი.

თუ ერთი და იგივე ატომი (იონი) სხვადასხვა კრისტალში წარმოქმნის სხვადასხვა ტიპის ქიმიურ ბმას, მაშინ მას ექნება რამდენიმე რადიუსი - კოვალენტური კრისტალში კოვალენტური ბმა; იონური კრისტალში იონური ბმა; მეტალიკი მეტალში; ვან დერ ვაალსი მოლეკულურ კრისტალში. ქიმიური კავშირის ტიპის გავლენა ჩანს შემდეგ მაგალითში. ალმასში ოთხივე ქიმიური ბმა კოვალენტურია და იქმნება sp 3-ჰიბრიდები, ანუ მოცემული ატომის ოთხივე მეზობელი ერთნაირია და

იგივე მანძილი მისგან დ= 1,54 A˚) და ალმასში ნახშირბადის კოვალენტური რადიუსი იქნება

უდრის 0,77 A˚. დარიშხანის კრისტალში, მანძილი ატომებს შორის, რომლებიც შეკრულია კოვალენტური ბმებით ( დ 1 = 2,52 A˚), ბევრად ნაკლები ვიდრე ვან დერ ვაალის ძალებით შეკრულ ატომებს შორის ( დ 2 = 3,12 A˚), ასე რომ As-ს ექნება კოვალენტური რადიუსი 1,26 A˚ და ვან დერ ვაალსი 1,56 A˚.

ატომური (იონური) რადიუსი ასევე ძალიან მკვეთრად იცვლება კოორდინაციის რიცხვის ცვლილებით (ეს შეიძლება შეინიშნოს ელემენტების პოლიმორფული გარდაქმნების დროს). რაც უფრო მცირეა კოორდინაციის რიცხვი, მით უფრო დაბალია სივრცის ატომებით (იონებით) შევსების ხარისხი და მით უფრო მცირეა ბირთვთაშორისი მანძილი. კოორდინაციის რაოდენობის ზრდას ყოველთვის თან ახლავს ბირთვთაშორისი მანძილების ზრდა.

ზემოაღნიშნულიდან გამომდინარეობს, რომ ქიმიური ბმის ფორმირებაში მონაწილე სხვადასხვა ელემენტების ატომური (იონური) რადიუსი შეიძლება შედარდეს მხოლოდ მაშინ, როდესაც ისინი ქმნიან კრისტალებს, რომლებშიც ერთი და იგივე ტიპის ქიმიური ბმა რეალიზდება და ამ ელემენტებს წარმოქმნილ კრისტალებში აქვთ. იგივე საკოორდინაციო ნომრები.

განვიხილოთ ატომური და იონური რადიუსების ძირითადი მახასიათებლები უფრო დეტალურად.

ქვეშ ელემენტების კოვალენტური რადიუსიჩვეულებრივია გავიგოთ წონასწორული ბირთვული მანძილის ნახევარი უახლოეს ატომებს შორის, რომლებიც დაკავშირებულია კოვალენტური კავშირით.

კოვალენტური რადიუსების მახასიათებელია მათი მუდმივობა სხვადასხვა „კოვალენტურ სტრუქტურაში“ ერთი და იგივე საკოორდინაციო ნომრით. ზ j. გარდა ამისა, კოვალენტური რადიუსები, როგორც წესი, ადიტიურად არის დაკავშირებული ერთმანეთთან, ანუ A–B მანძილი არის A–A და B–B მანძილების ჯამის ნახევარი კოვალენტური ბმების არსებობისას და ერთნაირი საკოორდინაციო რიცხვების არსებობისას. სამი სტრუქტურა.

არსებობს ნორმალური, ოთხკუთხა, რვაწახნაგოვანი, კვადრატული და წრფივი კოვალენტური რადიუსი.

ატომის ნორმალური კოვალენტური რადიუსი შეესაბამება შემთხვევას, როდესაც ატომი ქმნის იმდენ კოვალენტურ ბმას, რამდენიც შეესაბამება მის ადგილს პერიოდულ სისტემაში: ნახშირბადისთვის - 2, აზოტისთვის - 3 და ა.შ. ეს იწვევს სხვადასხვა მნიშვნელობებს. ნორმალური რადიუსები სიმრავლის (წესრიგის) ობლიგაციების მიხედვით (ერთი ბმა, ორმაგი, სამმაგი). თუ კავშირი წარმოიქმნება ჰიბრიდული ელექტრონული ღრუბლების გადახურვისას, მაშინ ისინი საუბრობენ ტეტრაედულზე.

(ზ k = 4, sp 3-ჰიბრიდული ორბიტალები), რვააედრული ( ზ k = 6, დ 2sp 3-ჰიბრიდული ორბიტალი), კვადრატული ( ზ k = 4, დსპ 2-ჰიბრიდული ორბიტალი), ხაზოვანი ( ზ k = 2, sp-ჰიბრიდული ორბიტალები) კოვალენტური რადიუსები.

სასარგებლოა იცოდეთ შემდეგი კოვალენტური რადიუსების შესახებ (მოყვანილია კოვალენტური რადიუსების მნიშვნელობები რიგი ელემენტებისთვის).

1. კოვალენტური რადიუსები, იონურისგან განსხვავებით, არ შეიძლება განიმარტოს, როგორც ატომების რადიუსები, რომლებსაც აქვთ სფერული ფორმა. კოვალენტური რადიუსები გამოიყენება მხოლოდ კოვალენტური ბმებით გაერთიანებულ ატომებს შორის ბირთვული მანძილების გამოსათვლელად და არაფერს ამბობენ იმავე ტიპის ატომებს შორის დისტანციებზე, რომლებიც კოვალენტურად არ არის დაკავშირებული.

2. კოვალენტური რადიუსის მნიშვნელობა განისაზღვრება კოვალენტური ბმის სიმრავლით. სამმაგი ბმა უფრო მოკლეა, ვიდრე ორმაგი ბმა, რომელიც თავის მხრივ უფრო მოკლეა, ვიდრე ერთი ბმა, ამიტომ სამმაგი ბმის კოვალენტური რადიუსი მცირეა ორმაგი ბმის კოვალენტურ რადიუსზე, რომელიც უფრო მცირეა.

მარტოხელა. გასათვალისწინებელია, რომ ურთიერთობის სიმრავლის რიგი არ უნდა იყოს მთელი რიცხვი. ის ასევე შეიძლება იყოს წილადი, თუ კავშირი რეზონანსულია (ბენზოლის მოლეკულა, Mg2 Sn ნაერთი, იხილეთ ქვემოთ). ამ შემთხვევაში, კოვალენტურ რადიუსს აქვს შუალედური მნიშვნელობა იმ მნიშვნელობებს შორის, რომლებიც შეესაბამება ობლიგაციების სიმრავლის მთელ რიცხვებს.

3. თუ ბმა შერეული კოვალენტურ-იონური ხასიათისაა, მაგრამ ბმის კოვალენტური კომპონენტის მაღალი ხარისხით, მაშინ შეიძლება შემოვიდეს კოვალენტური რადიუსის ცნება, მაგრამ ბმის იონური კომპონენტის გავლენა მასზე. ღირებულების უგულებელყოფა არ შეიძლება. ზოგიერთ შემთხვევაში, ამ ეფექტმა შეიძლება გამოიწვიოს კოვალენტური რადიუსის მნიშვნელოვანი შემცირება, ზოგჯერ 0,1 A˚-მდე. სამწუხაროდ, ამ ეფექტის სიდიდის პროგნოზირების მცდელობები სხვადასხვაში

საქმეები ჯერ არ არის წარმატებული.

4. კოვალენტური რადიუსის მნიშვნელობა დამოკიდებულია ჰიბრიდული ორბიტალების ტიპზე, რომლებიც მონაწილეობენ კოვალენტური ბმის ფორმირებაში.

იონური რადიუსირა თქმა უნდა, არ შეიძლება განისაზღვროს, როგორც უახლოესი იონების ბირთვებს შორის მანძილების ჯამის ნახევარი, რადგან, როგორც წესი, კატიონებისა და ანიონების ზომები მკვეთრად განსხვავდება. გარდა ამისა, იონების სიმეტრია შეიძლება გარკვეულწილად განსხვავდებოდეს სფერულისგან. მიუხედავად ამისა, რეალური იონური კრისტალების ქვეშ იონური რადიუსიჩვეულებრივია გავიგოთ ბურთის რადიუსი, რომელიც უახლოვდება იონს.

იონური რადიუსი გამოიყენება იონურ კრისტალებში ბირთვთაშორისი მანძილების სავარაუდო შეფასებისთვის. ვარაუდობენ, რომ მანძილი უახლოეს კატიონსა და ანიონს შორის უდრის მათი იონური რადიუსების ჯამს. ტიპიური შეცდომა იონთაშორისი მანძილების განსაზღვრისას ასეთ კრისტალებში არის ≈0,01 A˚.

არსებობს იონური რადიუსების რამდენიმე სისტემა, რომლებიც განსხვავდება ცალკეული იონების იონური რადიუსების მნიშვნელობებში, მაგრამ იწვევს დაახლოებით იგივე ბირთვულ დისტანციებს. პირველი სამუშაო იონური რადიუსების განსაზღვრაზე ჩაატარა V.M. Goldshmit-მა 1920-იან წლებში. მასში ავტორმა გამოიყენა, ერთის მხრივ, იონურ კრისტალებში ბირთვული დისტანციები, რომლებიც გაზომილია რენტგენის სტრუქტურული ანალიზით და, მეორე მხრივ, იონური რადიუსების F– და O2–ს მნიშვნელობები, რომლებიც განსაზღვრულია

რეფრაქტომეტრიის მეთოდი. სხვა სისტემების უმეტესობა ასევე ეყრდნობა დიფრაქციული მეთოდებით განსაზღვრულ კრისტალებში ბირთვულ დისტანციებს და კონკრეტული იონის იონური რადიუსის ზოგიერთ "საცნობარო" მნიშვნელობებს. ყველაზე ფართოდ ცნობილ სისტემაში

პაულინგის, ეს საცნობარო მნიშვნელობა არის O2− პეროქსიდის იონის იონური რადიუსი, ტოლი

1.40A˚. ეს მნიშვნელობა O2–სთვის - კარგად ეთანხმება თეორიულ გამოთვლებს. G. B. Bokiya და N. V. Belov სისტემაში, რომელიც ითვლება ერთ-ერთ ყველაზე საიმედოდ, იონური რადიუსი O2– აღებულია 1,36 A˚-ის ტოლი.

1970-იან და 1980-იან წლებში გაკეთდა მცდელობები იონების რადიუსის პირდაპირ განსაზღვრა ელექტრონის სიმკვრივის გაზომვით რენტგენის სტრუქტურული ანალიზის გამოყენებით, იმ პირობით, რომ ბირთვების დამაკავშირებელ ხაზზე ელექტრონის სიმკვრივის მინიმუმი მიღებულ იქნა იონების საზღვარად. . აღმოჩნდა, რომ ეს პირდაპირი მეთოდი იწვევს კათიონების იონური რადიუსების გადაჭარბებულ მნიშვნელობებს და ანიონების იონური რადიუსების არადაფასებას. გარდა ამისა, აღმოჩნდა, რომ პირდაპირი მეთოდით განსაზღვრული იონური რადიუსების მნიშვნელობები არ შეიძლება გადავიდეს ერთი ნაერთიდან მეორეზე, ხოლო დანამატებიდან გადახრები ძალიან დიდია. ამიტომ, ასეთი იონური რადიუსები არ გამოიყენება ბირთვთაშორისი მანძილების პროგნოზირებისთვის.

სასარგებლოა იცოდეთ შემდეგი იონური რადიუსების შესახებ (ქვემოთ მოცემულ ცხრილებში მოცემულია იონური რადიუსების მნიშვნელობები ბოკიისა და ბელოვის მიხედვით).

1. ერთი და იგივე ელემენტის იონების იონური რადიუსი იცვლება მისი მუხტის მიხედვით, ხოლო იგივე იონისთვის დამოკიდებულია კოორდინაციის რიცხვზე. კოორდინაციის რიცხვიდან გამომდინარე, განასხვავებენ ტეტრაედრულ და რვაწახნაგა იონურ რადიუსებს.

2. ერთი ვერტიკალური მწკრივის შიგნით, უფრო ზუსტად, ერთი ჯგუფის შიგნით, პერიოდული

სისტემაში, იგივე მუხტის მქონე იონების რადიუსი იზრდება ელემენტის ატომური რიცხვის მატებასთან ერთად, რადგან იზრდება ელექტრონებით დაკავებული გარსების რაოდენობა და, შესაბამისად, იონის ზომა.

რადიუსი, A˚

3. იმავე პერიოდის ატომების დადებითად დამუხტული იონებისთვის იონური რადიუსი სწრაფად მცირდება მუხტის მატებასთან ერთად. სწრაფი კლება აიხსნება ორი ძირითადი ფაქტორის მოქმედებით ერთი მიმართულებით: კატიონის მიერ „საკუთარი“ ელექტრონების ძლიერი მიზიდვით, რომლის მუხტი მატულობს ატომური რიცხვის ზრდასთან ერთად; კატიონსა და მის გარშემო მყოფ ანიონებს შორის ურთიერთქმედების სიძლიერის ზრდა კატიონის მუხტის მატებასთან ერთად.

რადიუსი, A˚

4. იმავე პერიოდის ატომების უარყოფითად დამუხტული იონებისთვის იონური რადიუსი იზრდება უარყოფითი მუხტის მატებასთან ერთად. წინა აბზაცში განხილული ორი ფაქტორი ამ შემთხვევაში მოქმედებს საპირისპირო მიმართულებით და ჭარბობს პირველი ფაქტორი (ანიონის უარყოფითი მუხტის ზრდას თან ახლავს მისი იონური რადიუსის ზრდა), შესაბამისად, იონური რადიუსების ზრდა უარყოფითი მუხტის ზრდა გაცილებით ნელა ხდება, ვიდრე წინა შემთხვევაში შემცირება.

რადიუსი, A˚

5. ერთი და იგივე ელემენტისთვის, ანუ იგივე საწყისი ელექტრონული კონფიგურაციით, კატიონის რადიუსი ნაკლებია ვიდრე ანიონის. ეს გამოწვეულია ანიონის ბირთვში გარეგანი "დამატებითი" ელექტრონების მიზიდულობის შემცირებით და შიდა ელექტრონების გამო სკრინინგის ეფექტის გაზრდით (კატიონს აქვს ელექტრონების ნაკლებობა, ხოლო ანიონს აქვს ჭარბი).

რადიუსი, A˚

6. იგივე მუხტის მქონე იონების ზომები პერიოდული ცხრილის პერიოდულობას მიჰყვება. თუმცა, იონური რადიუსის მნიშვნელობა არ არის ბირთვის მუხტის პროპორციული ზ, რაც განპირობებულია ბირთვის მიერ ელექტრონების ძლიერი მიზიდვით. გარდა ამისა, ლანთანიდები და აქტინიდები, რომელთა სერიებში ატომებისა და იონების რადიუსი არ იზრდება, მაგრამ მცირდება ატომური რიცხვის გაზრდით (ე.წ. ლანთანიდის შეკუმშვა და აქტინიდის შეკუმშვა), გამონაკლისს წარმოადგენს. პერიოდული დამოკიდებულება.11

11 ლანთანიდის შეკუმშვა და აქტინიდის შეკუმშვა გამოწვეულია იმით, რომ ლანთანიდებსა და აქტინიდებში ატომური რიცხვის გაზრდით დამატებული ელექტრონები ივსება. შიდა დდა ვ- ჭურვები, რომელთა ძირითადი კვანტური რიცხვი ნაკლებია მოცემული პერიოდის ძირითად კვანტურ რიცხვზე. ამავდროულად, კვანტური მექანიკური გამოთვლების მიხედვით ქ დდა განსაკუთრებით -ში ვნათქვამია, რომ ელექტრონი უფრო ახლოს არის ბირთვთან, ვიდრე შიგნით სდა გვმაშასადამე, მოცემული პერიოდის მდგომარეობები დიდი კვანტური რიცხვით დდა ვ-ელექტრონები განლაგებულია ატომის შიდა რაიონებში, თუმცა ამ მდგომარეობების ელექტრონებით შევსება (საუბარია ენერგეტიკულ სივრცეში ელექტრონულ დონეებზე) სხვაგვარად ხდება.

ლითონის რადიუსიითვლება ლითონის ელემენტის კრისტალიზაციის სტრუქტურაში ატომების ბირთვებს შორის უმოკლესი მანძილის ნახევარის ტოლად. ისინი დამოკიდებულია კოორდინაციის ნომერზე. თუ რომელიმე ელემენტის მეტალის რადიუსს ავიღებთ ზ k \u003d 12 ერთეულზე, მაშინ როდის ზ k = 8, 6 და 4 იმავე ელემენტის მეტალის რადიუსი იქნება შესაბამისად 0,98; 0,96; 0.88. მეტალის რადიუსებს აქვთ დანამატის თვისება. მათი მნიშვნელობების ცოდნა შესაძლებელს ხდის მეტათაშორის ნაერთების კრისტალური გისოსების პარამეტრების დაახლოებით პროგნოზირებას.

ლითონების ატომური რადიუსები ხასიათდება შემდეგი მახასიათებლებით (მონაცემები ლითონების ატომური რადიუსების მნიშვნელობების შესახებ შეგიძლიათ იხილოთ).

1. გარდამავალი ლითონების მეტალის ატომური რადიუსი, როგორც წესი, უფრო მცირეა, ვიდრე გარდამავალი ლითონების მეტალის ატომური რადიუსი, რაც ასახავს გარდამავალ ლითონებში ბმის უფრო დიდ ძალას. ეს თვისება განპირობებულია იმით, რომ გარდამავალი ჯგუფების ლითონებს და პერიოდულ სისტემაში მათთან ყველაზე ახლოს მყოფ ლითონებს აქვთ ელექტრონული დ- ჭურვები და ელექტრონები დ-სახელმწიფოებს შეუძლიათ მონაწილეობა მიიღონ ქიმიური ბმის ფორმირებაში. კავშირის გაძლიერება შეიძლება ნაწილობრივ გამოწვეული იყოს ბმის კოვალენტური კომპონენტის გარეგნობით და ნაწილობრივ იონური ბირთვების ვან დერ ვაალის ურთიერთქმედებით. მაგალითად, რკინისა და ვოლფრამის კრისტალებში, ელექტრონები დ- სახელმწიფოებს მნიშვნელოვანი წვლილი შეაქვს სავალდებულო ენერგიაში.

2. ერთი ვერტიკალური ჯგუფის ფარგლებში ზემოდან ქვევით გადაადგილებისას ლითონების ატომური რადიუსი იზრდება, რაც განპირობებულია ელექტრონების რაოდენობის თანმიმდევრული ზრდით (ელექტრონებით დაკავებული გარსების რაოდენობა იზრდება).

3. ერთი პერიოდის განმავლობაში, უფრო ზუსტად, ტუტე ლითონისგან დაწყებული გარდამავალი ლითონის ჯგუფის შუაში, მარცხნიდან მარჯვნივ მიმართულებით მცირდება ატომური ლითონის რადიუსი. იმავე თანმიმდევრობით, იზრდება ატომის ბირთვის ელექტრული მუხტი და იზრდება ელექტრონების რაოდენობა ვალენტურ გარსში. ატომზე დამაკავშირებელი ელექტრონების რაოდენობის მატებასთან ერთად, მეტალის ბმა ძლიერდება და ამავდროულად, ბირთვის მუხტის გაზრდის გამო, ბირთვის მიერ ბირთვული (შიდა) ელექტრონების მიზიდულობა იზრდება, ასე რომ, მცირდება მეტალის ატომური რადიუსის მნიშვნელობა.

4. VII და VIII ჯგუფის გარდამავალ ლითონებს ერთი და იგივე პერიოდის პირველი მიახლოებით თითქმის ერთნაირი ლითონის რადიუსი აქვთ. როგორც ჩანს, როდესაც საქმე ეხება ელემენტებს, რომლებსაც აქვთ 5 ან მეტი დ-ელექტრონები, ბირთვული მუხტის მატება და ბირთვული ელექტრონების მიზიდვის მასთან დაკავშირებული ეფექტები, რაც იწვევს ატომური მეტალის რადიუსის შემცირებას, კომპენსირდება ატომში (იონში) ელექტრონების მზარდი რაოდენობის გამო გამოწვეული ეფექტებით, რომლებიც არ მონაწილეობენ მეტალის ბმის ფორმირებაში და იწვევს მეტალის რადიუსის ზრდას (ელექტრონების მიერ დაკავებული მდგომარეობების რაოდენობის გაზრდა).

5. გარდამავალი ელემენტების რადიუსების ზრდა (იხ. პუნქტი 2), რომელიც ხდება მეოთხე პერიოდიდან მეხუთე პერიოდზე გადასვლისას, არ შეინიშნება გარდამავალ ელემენტებზე

მეხუთე პერიოდიდან მეექვსე პერიოდზე გადასვლა; ამ ბოლო ორ პერიოდში შესაბამისი (ვერტიკალური შედარება) ელემენტების მეტალის ატომური რადიუსი თითქმის ერთნაირია. როგორც ჩანს, ეს გამოწვეულია იმით, რომ მათ შორის მდებარე ელემენტები დასრულებულია შედარებით ღრმა ვ- გარსი, ასე რომ, ბირთვის მუხტის ზრდა და მასთან დაკავშირებული მიზიდულობის ეფექტები უფრო მნიშვნელოვანი აღმოჩნდება, ვიდრე ელექტრონების მზარდ რაოდენობასთან დაკავშირებული ეფექტები (ლანთანიდის შეკუმშვა).

ელემენტი 4 პერიოდიდან

რადიუსი, A˚

ელემენტი მე-5 პერიოდიდან

რადიუსი, A˚

ელემენტი მე-6 პერიოდიდან

რადიუსი, A˚

6. ჩვეულებრივ, მეტალის რადიუსები იონურ რადიუსებზე ბევრად დიდია, მაგრამ ისინი ასე მნიშვნელოვნად არ განსხვავდებიან ერთი და იგივე ელემენტების კოვალენტური რადიუსებისაგან, თუმცა გამონაკლისის გარეშე ყველა უფრო დიდია ვიდრე კოვალენტური. ერთი და იგივე ელემენტების მეტალის ატომური და იონური რადიუსების მნიშვნელობებში დიდი განსხვავება აიხსნება იმით, რომ ბმა, რომელიც წარმოშობს თითქმის თავისუფალ გამტარ ელექტრონებს, არ არის ძლიერი (აქედან გამომდინარე, დაფიქსირდა შედარებით დიდი ინტერატომური დისტანციები ლითონის გისოსი). ერთი და იგივე ელემენტების მეტალის და კოვალენტური რადიუსების მნიშვნელობებში მნიშვნელოვნად მცირე განსხვავება შეიძლება აიხსნას, თუ განვიხილავთ მეტალის ბმას, როგორც სპეციალურ "რეზონანსულ" კოვალენტურ კავშირს.

ქვეშ ვან დერ ვაალის რადიუსიჩვეულებრივია გავიგოთ წონასწორული ბირთვული მანძილის ნახევარი უახლოეს ატომებს შორის, რომლებიც დაკავშირებულია ვან დერ ვაალსის ბმასთან. ვან დერ ვაალის რადიუსი განსაზღვრავს კეთილშობილი გაზის ატომების ეფექტურ ზომებს. გარდა ამისა, როგორც განმარტებიდან გამომდინარეობს, ვან დერ ვაალის ატომური რადიუსი შეიძლება ჩაითვალოს იმავე სახელწოდების უახლოეს ატომებს შორის ბირთვული მანძილის ნახევარი, რომელიც დაკავშირებულია ვან დერ ვაალსის ბმით და მიეკუთვნება სხვადასხვა მოლეკულებს (მაგალითად, მოლეკულური კრისტალები). როდესაც ატომები ერთმანეთს უახლოვდებიან მათი ვან დერ ვაალის რადიუსების ჯამზე ნაკლები მანძილზე, ხდება ძლიერი ინტერატომური მოგერიება. მაშასადამე, ვან დერ ვაალის ატომური რადიუსი ახასიათებს სხვადასხვა მოლეკულების კუთვნილი ატომების მინიმალურ დასაშვებ კონტაქტებს. ზოგიერთი ატომისთვის ვან დერ ვაალის ატომური რადიუსების მნიშვნელობების შესახებ მონაცემები შეგიძლიათ იხილოთ).

ვან დერ ვაალის ატომური რადიუსების ცოდნა შესაძლებელს ხდის მოლეკულების ფორმისა და მათი შეფუთვის მოლეკულურ კრისტალებში განსაზღვრას. ვან დერ ვაალის რადიუსი გაცილებით დიდია, ვიდრე ზემოთ ჩამოთვლილი იგივე ელემენტების ყველა რადიუსი, რაც აიხსნება ვან დერ ვაალის ძალების სისუსტით.