Ioni metalici în organisme

Un ion metalic este un atom de metal care a cedat unul sau mai mulți electroni, de exemplu $\mathrm{Na}\to \mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}+{\mathrm{e}}^{-}$ sau $\mathrm{Ca}\to \mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}+2{\mathrm{e}}^{-}$. În organisme metalele nu apar ca metale libere, ci ca ioni sau în compuși ai lor. Unii ioni sunt necesari vieții, alții sunt toxici, iar pentru cei necesari contează cantitatea.

Ionii necesari:

• $\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}$ predomină în lichidul din afara celulelor, iar ${\mathrm{K}}^{+}$ în interiorul lor. Diferența dintre cei doi permite transmiterea impulsurilor nervoase și reglează cantitatea de apă din organism. Sodiul vine din sarea de bucătărie, $\mathrm{NaCl}$, iar potasiul din banane și cartofi.
• $\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}$ se află în oase și în dinți, sub formă de fosfat de calciu, și participă la contracția mușchilor și la coagularea sângelui. Surse: lapte, iaurt, brânză.
• $\mathrm{F}{\mathrm{e}}^{2+}$ se află în hemoglobină, proteina din globulele roșii care leagă oxigenul și îl transportă prin sânge. Surse: carne, ficat, fasole, linte. Lipsa fierului produce anemie, cu oboseală și paloare.
• $\mathrm{M}{\mathrm{g}}^{2+}$ se află în centrul moleculei de clorofilă din plante și activează enzime și este necesar funcționării mușchilor și a nervilor. Surse: legume verzi, nuci, cereale integrale.
• $\mathrm{Z}{\mathrm{n}}^{2+}$ și $\mathrm{C}{\mathrm{u}}^{2+}$ sunt necesari în cantități foarte mici, ca părți ale unor enzime; cobaltul intră în vitamina ${\mathrm{B}}_{12}$.

Ionii toxici $\mathrm{P}{\mathrm{b}}^{2+}$, $\mathrm{H}{\mathrm{g}}^{2+}$ și $\mathrm{C}{\mathrm{d}}^{2+}$ nu au niciun rol în organism. Ei se leagă de proteine și de enzime și le blochează funcționarea. Plumbul vine din vopselele vechi și din acumulatorii cu plumb; intoxicația cu plumb se numește saturnism și afectează sistemul nervos și sângele. Vaporii de mercur din termometrele sparte afectează sistemul nervos și rinichii. Cadmiul din acumulatorii nichel-cadmiu afectează rinichii.

Pentru ionii necesari, atât lipsa, cât și excesul dăunează: deficitul de fier produce anemie, iar excesul de fier este toxic.

Exemplu rezolvat. Serul fiziologic este o soluție de $\mathrm{NaCl}$ de concentrație 0,9%, folosită în perfuzii pentru a reface apa și sărurile pierdute de organism. Câte grame de $\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}$ se găsesc în 500 g de ser fiziologic? Se dau $A_{\mathrm{Na}}=23$ și $A_{\mathrm{Cl}}=35,5$.

1. Masa de sare dizolvată: $m_d=\frac{0,9\cdot 500}{100}=4,5$ g $\mathrm{NaCl}$.
2. Masa molară a sării: $M_{\mathrm{NaCl}}=23+35,5=58,5$ g/mol.
3. Din 58,5 g $\mathrm{NaCl}$ provin 23 g $\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}$, deci din 4,5 g provin $x=\frac{4,5\cdot 23}{58,5}\approx 1,77$ g.

Răspuns: 500 g de ser fiziologic conțin 4,5 g $\mathrm{NaCl}$, din care 1,77 g sunt ioni $\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}$.

Greșeli frecvente

• Greșit: Cu cât se ia mai mult fier, cu atât organismul funcționează mai bine.
  Corect: deficitul de fier produce anemie, iar excesul de fier este toxic.
• Greșit: Sodiul din sare este metalul sodiu.
  Corect: sarea conține ioni $\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}$, nu sodiu metalic; metalul sodiu reacționează violent cu apa.
• Greșit: Orice metal din organism este toxic.
  Corect: $\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}$, ${\mathrm{K}}^{+}$, $\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}$, $\mathrm{M}{\mathrm{g}}^{2+}$ și $\mathrm{F}{\mathrm{e}}^{2+}$ sunt necesari; plumbul, mercurul și cadmiul nu au rol în organism și sunt toxici.
• Greșit: Oasele conțin calciu metalic.
  Corect: calciul din oase se află în compuși, sub formă de ioni $\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}$ în fosfat de calciu.

Înainte și după