逆极化(depolarization)是指跨膜电位处于较原来的参照状态下的跨膜电位更正(膜电位的绝对值降低)的状态。

逆极化是通过向膜外的电流流动或改变外液的离子成分(例如增加K+浓度)而产生的。

医学定义一般细胞的内部以细胞膜为界,内部具负电性,这种极性程度的减弱称为逆极化。与此相反,其增强的,则称为超极化。逆极化是通过向膜外的电流流动或改变外液的离子成分(例如增加K+浓度)而产生的。对兴奋性膜使其在一定阈值以下逆极化,则产生主动的逆极化,也常产生极化方向的逆转(overshoot),但以后通过复极化(repolarization)而返回原来电位,称此为动作电位。

0期主要由Na+迅速内流,使膜内电位迅速上升,膜电位由内负外正转为内正外负的状态,构成动作电位的上升支。

逆极化过程形成动作电位的上升支(0 期),其形成机制亦与神经纤维相同。此期电位变化幅度约120mV,持续时间1~2ms。

影响因素脑内细胞膜的稳定,会协调神经传递功能的正常,反应敏锐,神经的传递与反馈,除了传出神经系统递质外,还依存于电压依赖性的离子通道。抗癫痫药主要是阻断电压依赖性离子通道发挥作用。

脑内细胞膜逆极化效应,会对脑内思维活动与外周神经的肢体运动,疼痛感觉等产生变化。这种作用的产生,有药物直接对细胞膜离子通道发生作用,也有是兴奋与抑制反馈产生耐受性调整。影响的因素很多,涉及能够影响神经运动与感觉的药物都会对其产生作用,可以说是神经特有的细胞功能,平衡稳定机体的协调。

阻断降低电压依赖性离子通道,会产生脑内细胞膜逆极化阈值升高,使神经不容易兴奋,尤其是痛觉抑制最明显。有效的降低神经的活动强度,使人处于相对安静状态,对一些疾病症状的感觉也不明显,有时会感到舒服轻松的感觉。可实际对人影响还是很大,情绪会一直处于低落,兴趣感会下降,思维能力强度也会被抑制,长期会产生抑郁的情绪。1

影响细胞膜逆极化的药物很多,除了抗癫痫药外,抗焦虑药,抗抑郁药和抗精分药,情绪稳定剂,阿片样镇痛药,都或多或少存在这种作用。抗精分药中氯氮平,奥氮平,五氟利多,相对这种抑制作用会很强,能够完全抑制药物自身产生的躁狂反应。利培酮,喹硫平,相对这种抑制作用很弱,无法抑制躁狂作用,但对思维的影响很小。

逆极化作用减小或消除极化的作用称为逆极化作用,简称逆极化(Depolarization)。极化是由多方面因素造成的,当这些因素向相反方向变化时,极化效应得以减小或消除,于是就产生了逆极化作用。总的说来,造成逆极化的因素可能有温度、浓度、搅拌、溶液pH值等,也可能是源于一些物质的作用,人们把能引起逆极化作用的物质称为逆极化剂。

升高温度将产生明显的逆极化效应,这是因为:一方面,增大了电化学反应速度,减小活化极化;另一方面,促进了有关物质的扩散,加速传质过程,削弱浓差极化效应。搅拌或充气能有效减小电极表面与溶液本体的浓度差,可以减小甚至消除浓差极化。溶液的pH值直接影响电极表面难溶产物的形成或溶解,从而对电阻极化产生影响。

逆极化剂的种类很多,沉淀剂或络合剂使阳极反应产物沉淀或络合,造成阳极逆极化;而阴极逆极化剂可以是阳离子、阴离子、中性分子等各种氧化剂。

产生阳极逆极化的原因(1)阳极钝化的破坏

阳极钝化的破坏是生产中发生的重要腐蚀现象之一,例如氯离子等能穿透钝化膜,使金属遭受局部性的点腐蚀,从而破坏了钝化膜的保护能力。

(2)金属离子加速离开金属表面

如果在溶液中存在某些很容易与金属离子形成络合物的物质,则由于络合物的生成降低了金属离子浓度,因而金属就更容易溶解。

例如,铜和铜合金在氨水中或铵盐溶液中生成络合离子[Cu(NH3)4]2+,使阳极溶液中铜离子有效浓度减小,金属腐蚀加快,是产生阳极逆极化的另一原因。

产生阴极逆极化的原因阴极极化的本质是从阳极输送来的电子在阴极区不能被逆极化剂及时地吸收,在阴极上出现电子积累,因而阴极电位变得更负。

由此可见,凡是能在阴极上吸收电子的过程即在阴极上进行还原的反应,都能起到逆极化作用。在腐蚀电池中,阴极上的逆极化反应可能包括溶液中阳离子(如氢离子)的还原反应、溶液中阴离子的还原反应、溶液中中性分子(如氧)的还原反应、不溶性膜的还原反应和有机化合物的还原反应等。

在这些反应中,以氢离子的逆极化反应和氧的逆极化反应最为常见和重要。其他一些逆极化反应,在某些情况下,对腐蚀也有重要意义。例如矿水中含有的三价铁离子在阴极获得电子而变成亚铁离子,这可使得给排水设备发生强烈的腐蚀。

极化和逆极化作用互为依存又互为矛盾的关系,使得在科研和生产中,人们力求通过各种途径实现一定的极化程度和极化特征,以达到既定的目标。如在电镀生产中,极化程度和极化特征对镀层质量有重大影响;而在腐蚀科学中,极化与逆极化直接决定了腐蚀速度的大小。可以说,一切影响极化和逆极化的因素都是影响腐蚀速度的因素。2

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屈明 - 副研究员 - 西南大学