tomron87/hebrew-wikipedia-sentences-corpus huggingface dataset:
אלקטרוליטים פולימריים, לרוב על בסיס PEO המעורבב עם מלחי ליתיום, הם גמישים וקלים לעיבוד, אולם סובלים ממוליכות יונית נמוכה יחסית בטמפרטורת החדר (בסדר גודל של S·cm⁻¹ 10⁻⁵), ולכן השימוש בהם מצריך לעיתים קרובות טמפרטורות הפעלה גבוהות יותר כדי לשפר את הביצועים שלהם.
אלקטרוליטים קרמיים על בסיס תחמוצות, כגון גבישים ממשפחת NASICON או Li7 La3Zr2O12) LLZO) מצטיינים ביציבות גבוהה כשנחשפים לאוויר וגם בחלון אלקטרוכימי רחב.
אך הם קשים לעיבוד ודורשים סינטור בלחיצה וחום כי הם שבריריים.
בנוסף נבחן השימוש באלקטרוליטים הלידיים, המבוססים למשל על כלורידים או ברומידים.
חומרים אלה מתאפיינים במוליכות יונית גבוהה בטמפרטורת החדר ובתכונות מכניות משפרות, אך הם עלולים להיות בלתי יציבים כאשר הם נחשפים לאוויר.
אלקטרוליטים סולפידיים, כגון Li6PS5Cl, Li10GeP2S12 או חומרים משפחת Li3PS4, נחשבים לבעלי מוליכות יונית מעולה בטמפרטורת החדר, לעיתים ברמה שדומה לזו של אלקטרוליטים נוזליים.
חומרים אלה ניתנים לעיבוד בטמפרטורת החדר באמצעות דחיסת אבקה, ומאפשרים גמישות יחסית בתהליך הייצור.
עם זאת, אלקטרוליטים סולפידים רגישים ללחות וחמצן; חשיפה ללחות עלולה לגרום להתפרקותם ולדליפת גזים רעילים כגון מימן גופרתי (H2S).
בנוסף, במקרים מסוימים נוצרת אינטראקציה בין האלקטרוליט הסולפידי לבין האלקטרודה, העלולה להוביל להיווצרות שכבות ביניים מבודדות ולעלייה בהתנגדות הפנימית של הסוללה.
לאור המגבלות הקיימות בכל אחת מהמערכות, מתקיימים מחקרים לפיתוח אלקטרוליטים היברידיים, המשלבים בין גמישותו המכנית של פולימר לבין המוליכות הגבוהה של סולפיד, במטרה לשלב את יתרונות שתי הקבוצות ולשפר את תכונות המערכת הכוללת.
יתרונות אלקטרוליטים מוצקים על פני נוזליים
השימוש באלקטרוליט מוצק מביא לשיפור ניכר בתכונות הסוללה.
ראשית, אלקטרוליטים מוצקים אינם דליקים ואינם מתנדפים כמו מערכות נוזליות, ולכן הסוללות עמידות יותר במצבי פגיעה והתחממות קיצוניים.
עובדה זו מאפשרת תכנון צפוף יותר של התאים והגדלת הנפח הזמין לאנודה ולקתודה.
יתרון משמעותי נוסף הוא האפשרות להשתמש באנודת ליתיום–מתכת (Li0) בנפח מלא, תכונה שמנצלת היטב את קיבולת הליתיום ומגבירה מאוד את צפיפות האנרגיה התאורטית של התא בהשוואה לאנודת גרפיט במבנה המקובל.
כמו כן, ברוב האלקטרוליטים המוצקים חלון היציבות האלקטרוכימי רחב יותר (למשל מעל 4.5–5 וולט), מה שמאפשר שימוש בקתודות עם מתח גבוה (כגון Ni-Rich או תרכובות סולפור) מבלי לפרק את האלקטרוליט במהירות.
אתגרים בפיתוח סוללות עם אלקטרוליט במצב מוצק
לצד היתרונות, קיימים אתגרים מהותיים בפיתוח סוללות עם אלקטרוליט במצב מוצק.
ראשית, יש להתמודד עם ממשקים בין האלקטרוליט המוצק לשתי האלקטרודות: ממשקי מוצק–מוצק נוטים להתנגדות גבוהה, ומחייבים הנדסה מיוחדת כדי להבטיח מעבר יונים יעיל.
בנוסף, ייצור שכבת אלקטרוליט קרמית חלקה וללא סדקים מחייב לעיתים טמפרטורות סינטור גבוהות או לחיצה בסביבה מבוקרת – תהליך שכתוצאה ממנו עובי האלקטרוליט נוטה להיות כמה מאות מיקרונים ויותר, דבר שעלול להפחית את צפיפות האנרגיה הכוללת של התא.
אתגר נוסף נובע מהשבריריות של אלקטרוליטים קרמיים, לרבות סדקים מבניים וגבולות גרעין.
בסוללות המבוססות על ליתיום מתכתי, אזורים אלו עלולים לשמש מסלולים מועדפים לחדירת דנדריטים, דבר שעשוי להוביל לקצר פנימי ולכשל בתא.
אלקטרולוס (בשוודית: Electrolux AB) היא חברה שוודית רב-לאומית המייצרת מכשירי חשמל ביתיים.
מטה החברה ממוקם בסטוקהולם, בירת המדינה שוודיה.
אלקטרולוקס מוכרים מגוון מוצרים תחת שם המותג שלהם, ביניהם גם שואבי אבק.
אלקטרולוקס נסחרת ב-NASDAQ סטוקהולם תחת שם הקוד ELUX B.
החברה הוקמה מתוך שילוב של 2 חברות שונות: Lux B ו-Svenska Elektron AB.
הם הקימו את החברה אלקטרולוס ב-1919, והיא הפכה לחברה ציבורית בבורסה לניירות ערך בלונדון (LSE) ב-1928 (יצאה מהרשימה ב-2010).
אלקטרולוקס החלו לייצר מכונות כביסה ב-1951 ומדיחי כלים ב-1959. החברה מחזיקה בחברות בת באמריקה, באירופה, במזרח התיכון (דרך, King הישראלית ו-Olympic Group המצרית) ובאזורים נוספים בעולם.
אֵלֶקְטְרוֹנִיקָה היא ענף של הנדסת חשמל העוסק בתכנון מעגלים חשמליים המווסתים את תנועתם של אלקטרונים באמצעות רכיבים שונים.
בהשוואה להנדסת חשמל שעוסקת במעבר של אלקטרונים במוליכים האלקטרוניקה עוסקת במעבר שלהם בחומרים שאינם מוליכים או שהם מוליכים למחצה.
ראשיתה של האלקטרוניקה הייתה בהמצאת שפופרת הריק ויישומה במקלטי רדיו.
החלפת השפופרת ברכיבים מוליכים למחצה (semiconductors), השימוש במעגלים מודפסים ובמעגלים משולבים, פרצו את הדרך ליישומה של האלקטרוניקה בכל תחומי החיים, וזאת בזכות המזעור ועלות הייצור הנמוכה של הרכיבים.
רכיב אלקטרוני הוא כל חלק פיזי של מערכת אלקטרונית אשר משפיע על אלקטרונים או השדות הקשורים להם ומממש תפקיד מסוים באותה מערכת.
לרוב רכיב מתוכנן כך שיהיה ניתן לחבר אותו לרכיבים אחרים ובדרך כלל הוא מולחם או מודפס במעגל מודפס
(PCB), כדי ליצור מעגל אלקטרוני עם פונקציה מסוימת (למשל של מגבר, מקלט רדיו, או מתנד).
רכיבים יכולים להארז בגפם או בקבוצות יותר גדולות כמו מעגלים משולבים.
רכיבים אלקטרוניים נפוצים הם קבל, נגד, דיודה, טרנזיסטור וכו'.
רוב המכשירים האלקטרוניים האנלוגיים, כגון מקלטי רדיו, מורכבים מכמה סוגים בסיסיים של מעגלים אנלוגיים בהם נעשה שימוש בטווח רציף של מתחים לעומת רמות בדידות שבהן נעשה שימוש במעגל הספרתי (דיגיטלי).
נכון לימינו המספר השונה של מעגלים אנלוגיים הוא גדול, בעיקר משום ש'מעגל' יכול להיות עשוי מרכיב בודד ואף ייתכן שהוא יהיה בנוי ממערכת של אלפי רכיבים.
מעגלים אנלוגיים לפעמים נקראים מעגלים ליניאריים, למרות שנעשה שימוש בתופעות לא-ליניאריות ברכיבים אנלוגיים רבים כגון ערבלים, מאפננים ועוד.
כיום חלק מהמעגלים האנלוגיים יכולים להשתמש במעגלים ספרתיים ובמעבדים המבצעים עיבוד אותות ספרתי לצורך שיפור ביצועיו של המעגל.
סוג זה של מעגלים נקרא בדרך כלל בשם "אות מעורבב" או "mixed signal".
לעיתים קשה להבדיל בין מעגל אנלוגי למעגל ספרתי מאחר ששני סוגי המעגלים כוללים אלמנטים ליניאריים ולא-ליניאריים.
דוגמה לכך הוא משוון, המקבל טווח רציף של מתחים ומוציא שתי רמות של מתחים בלבד, כמו מעגל ספרתי.
באופן דומה טרנזיסטור במצב רוויה ומגבר יכולים להיחשב כמתג עם שני ערכים במוצא.
מעגלים ספרתיים (הנקראים גם לוגיים) הם מעגלים אלקטרוניים המבוססים על ערכים בדידים של רמות מתחים.
הם לרוב הייצוג הפיסי של אלגברה בוליאנית והן הבסיס של כל המחשבים הספרתים.
רוב המעגלים הספרתיים עושים שימוש בשתי רמות מתח המכונות רמה "נמוכה" (0) ו "גבוהה" (1).
לעיתים קרובות "נמוך" יהיה ליד אפס וולט ו "גבוהה" תהיה ברמה גבוהה יותר בהתאם לאספקת המתח למערכת, למשל חמישה וולט.
מחשבים, שעונים אלקטרוניים ורכיבים לוגיים מתוכנתים בנויים ממעגלים ספרתיים.
אבות הבניין של מעגלים ספרתיים:
אלקטרוניקה רפואית כוללת את שלל האבזרים והכלים האלקטרוניים המשמשים את הרפואה.
כלים אלה הם משלושה סוגים:
כלים המשמשים את הרופא באבחון מצב בריאותו של הנבדק.
כלים המשמשים את החולה להתגברות על בעיה רפואית שהוא סובל ממנה.
אלקטרוקרדיוגרם (מכונה א.ק.ג., באנגלית: EKG — Electrocardiogram)
אלקטרואנצפלוגרם (מכונה א.א.ג., באנגלית: EEG — Electroencephalogram)
אלקטרוניקה תקבילית (או אלקטרוניקה אנלוגית; ) הוא תחום של תכנון מכשירים אלקטרוניים, העוסק במעגל חשמלי הפועל בזרמים ובמתחים נמוכים (בהשוואה למעגלי זרם חזק).
השם "תקבילי" הוא תרגום מהותי של המונח "אנלוגי", שפירושו - "מקביל ל-" או "מייצג את-", המתייחס לעובדה שמתח או זרם אנלוגיים מייצגים מידע באופן רציף.
הזרמים האופייניים לרוב המעגלים התקביליים הם בין מיקרו-אמפר למילי-אמפר, והמתחים האופייניים הם מילי-וולטים בודדים עד מספר וולטים.
מעגלים אלקטרוניים אנלוגיים משמשים בתעשיית האלקטרוניקה, בעיקר כמעגלי הגברה, מעגלי קליטה ושידור (של גלים אלקטרומגנטיים), מעגלי משוב, ומעגלי חציצה (Buffers).
מעגלים אלקטרוניים אנלוגיים עושים שימוש ברצף של ערכי זרם ומתח לצורך מימוש המנגנונים השונים (ובעיקר העברת מידע), וזאת בניגוד למעגלים אלקטרוניים דיגיטליים, העושים שימוש בערכים בדידים של זרם ומתח, לצורך מימוש של פונקציות לוגיות.
אלקטרוקרדיוגרם , ובראשי תיבות: אק"ג) הוא פלט הרישום של הפעילות החשמלית של הלב, כפי שזה מתבצע על ידי מכשיר הקרדיוגרף.
המתח החשמלי הנוצר על ידי מערכת ההפעלה וההולכה החשמלית של הלב נמדד מפני העור בנקודות שונות באמצעות אלקטרודות, והוא נרשם על סרט נייר, או על צג מחשב, לאורך זמן.
בדיקת הפעילות החשמלית של הלב היא בדיקה לא-פולשנית נפוצה בבתי חולים ובמרפאות.
תוצאותיה יכולות לספק מידע על המצב הפיזיולוגי של הלב, במנוחה או במאמץ, וכן לרמז על פתולוגיות הקשורות בלב, כגון אוטם שריר הלב והפרעות קצב.
האדם הראשון אשר ניגש אל הלב באופן שיטתי מנקודת מבט חשמלית היה אוגוסטוס דזירה וולר, שעבד בבית החולים סנט מרי בלונדון.
מכונת האלקטרוקרדיוגרפיה של וולר כללה אלקטרומטר ליפמן שחובר אל מקרן.
פעימות הלב שנקלטו במכשיר הוקרנו על צלחת פוטוגרפית שהייתה מחוברת לרכבת צעצוע, דבר אשר אפשר את רישום פעימות הלב בזמן אמת.
לשיטה זו היה שימוש קליני מוגבל.
פריצת דרך ברישום הפעילות החשמלית של הלב הגיעה כאשר וילם איינטהובן, שפעל בליידן, הולנד, השתמש בגלוונומטר מיתר שהמציא בשנת 1901. מכשיר זה היה רגיש הרבה יותר מהאלקטרומטר שבו השתמש וולר ומהגלוונומטר שהומצא בנפרד בשנת 1897 על ידי המהנדס הצרפתי קלמן אדה.
איינטהובן לא השתמש באלקטרודות המודבקות על גוף הנבדק, אלא הטביל את גפיהם של נבדקיו במכלים עם תמיסות מלח שמהן נרשם האק"ג.
איינטהובן נתן את השמות לגלים השונים שראה בתרשים ותיאר את המאפיינים האלקטרוקרדיוגרפיים של מספר מחלות לב וכלי דם.
בשנת 1924 זכה בפרס נובל לפיזיולוגיה או לרפואה על תגליתו.
עקרונות היסוד של האק"ג מימיו של איינטהובן עדיין נמצאים בשימוש, אף שהתקדמות רבה בתחום נרשמה מאז.
המכשור המסורבל שהיה בשימוש באותם ימים הוחלף אט אט במכשירים אלקטרוניים פשוטים יותר, ואף ממוחשבים.
כיום ניתן אפילו לבצע בדיקת לב חשמלית (EKG) גם באמצעות שעון חכם כמו למשל ב-Apple Watch series 7 וב-Galaxy Watch 4. אומנם הבדיקה לא מדויקת כמו מכשיר אק"ג רפואי אך בדיקה כזו הצליחה להציל חיי אדם מספר פעמים.
מכשיר האלקטרוקרדיוגרף מודד את השינויים החשמליים הזעירים החלים על פני העור בעקבות הפעילות החשמלית של הלב עם כל פעימה.
כאשר תאי הלב במנוחה, מתקיים על פני הממברנה שלהם מתח מנוחה שלילי.
כניסת זרם קטיונים של נתרן ואשלגן לתוך התאים משרה דפולריזציה, קרי מקטינה את שליליות המתח על פני הממברנה, ובכך מפעילה את מנגנון ההתכווצות של שריר הלב.
התקדמות חזית גל הדפולריזציה בלב יוצרת דיפול הנרשם על ידי המכשיר.
למעשה, נוצרים בלב דיפולים בכיוונים שונים, אולם המכשיר רושם את הדיפול השקול המתקבל.
באופן פיזיולוגי, הדפולריזציה מתחילה מקשר הגת והפרוזדור, שהוא הקוצב הראשי של הלב וממנו מתפשט האות ליתר חלקי הלב.
מקשר הגת והפרוזדור הדפולריזציה מתפשטת אל העליות, ולאחר מכן, דרך קשר הפרוזדור והחדר וצרור היס אל החדרים.
התפשטות הדפולריזציה אל החדרים מורכבת משלושה שלבים: האחד, הפעלת המחיצה הבין-חדרית, שהדיפול השקול שלה הוא ימינה וקדימה; השני, ההתפשטות מפנים הלב (אנדוקרד) לעילית הלב (אפיקרד), שהדיפול השקול שלה הוא שמאלה מטה ואחורה; והשלישי, הפעלת בסיס החדרים, שהדיפול השקול שלה אחורה ומעלה.
לאחר הדפולריזציה בא שלב הרפולריזציה, מפנים הלב אל עילית הלב, כאשר זו של העליות נבלעת תחת הדפולריזציה של החדרים.
רישום המתח באלקטרוקרדיוגרף נעשה לפי התקדמות הדיפול בכיוון האלקטרודה או התרחקותו ממנה.
התקדמות בכיוון האלקטרודה תירשם כגל חיובי, בעוד התרחקות ממנה תירשם כגל שלילי.
מכאן, שאלקטרודה שתונח בשמאל הגוף תרשום את התפשטות הדפולריזציה מקשר הגת והפרוזדור אל העליות כחיובית.
אותה התפשטות דפולריזציה מכונה בשם גל P.
לאחר גל P מופיע מכלול QRS, כאשר Q מוגדר כגל השלילי הראשון במכלול, והוא מייצג את השלב הראשון בהתפשטות הדפולריזציה אל החדרים.
גל R מוגדר כגל החיובי הראשון במכלול, והוא מייצג את התפשטות הדפולריזציה מפנים הלב לעילית הלב.
גל S מוגדר כגל השלילי הראשון אחרי R, והוא מייצג את הפעלת בסיס החדרים.
רפולריזציית החדרים מיוצגת על ידי גל T.
לעיתים מופיע גם גל U לאחר גל T, שייתכן שהוא חלק משלב הרפולריזציה של המחיצה הבין-חדרית.
באק"ג סטנדרטי בן 12 לידיים, מונחות עשר אלקטרודות (חיבורים) על גפיו של המטופל ועל פני החזה.
הערך הכולל של הפוטנציאל החשמלי של הלב נמדד לאחר מכן מ-12 זוויות שונות ("לידים") ונרשם על פני פרק זמן (בדרך כלל עשר שניות).
בדרך זו, הערך והכיוון הכוללים של הדפולריזציה החשמלית של הלב נקלטים בכל רגע לאורך מחזור הלב.
החיבורים נחלקים לשתי קבוצות: חיבורי הגפיים, המודדים שינויים במתח החשמלי במישור החזיתי של הגוף, וחיבורי החזה (החיבורים הפרקורדיאליים) המודדים שינויים במתח החשמלי במישור הרוחבי של הגוף.
אל גוף הנבדק מחברים ארבע אלקטרודות: בזרוע שמאל, בזרוע ימין, ברגל שמאל וברגל ימין, היוצרות משולש במישור החזיתי של הגוף, משולש איינטהובן, שצלעותיו ותיכוניו מגדירים את כיווני חיבורי הגפיים.
בעבר הונחו האלקטרודות על כתף שמאל, כתף ימין ועצם החיק (בהתאמה).
החיבורים לאורך צלעות המשולש הם חיבורים דו-קוטביים שלהם הדק חיובי והדק שלילי, בעוד החיבורים לאורך תיכוניו הם חד-קוטביים ונקודת הייחוס שלהם היא נקודת וילסון שנמצאת במרכז משולש איינטהובן.
מייצגת את פוטנציאל הגוף הממוצע.
האלקטרודה על רגל ימין משמשת להארקה בלבד.
שם החיבור תיאור I האלקטרודה על זרוע שמאל הוגדרה כחיובית וזו על זרוע ימין שלילית II האלקטרודה על רגל שמאל הוגדרה כחיובית וזו על זרוע ימין שלילית III האלקטרודה על זרוע שמאל הוגדרה כשלילית וזו על רגל שמאל חיובית aVL זרוע שמאל aVR זרוע ימין aVF רגל שמאל
בנוסף לחיבורי הגפיים מחובר הנבדק לשש אלקטרודות חד-קוטביות על חזהו, המסומנות ב-V1 עד V6. נקודת הייחוס של רישום המתח החשמלי באלקטרודות אלו היא נקודת וילסון.
מיקומי האלקטרודות מפורטים בטבלה שלהלן:
שם החיבור מיקום V1 בגובה מרווח בין-צלעי רביעי, מימין לעצם החזה V2 בגובה מרווח בין-צלעי רביעי, משמאל לעצם החזה V3 בין V2 ל-V4 V4 בגובה מרווח בין-צלעי חמישי, בקו היורד מאמצע עצם הבריח V5 בגובה V4, בקו השחי הקדמי V6 בגובה V4, בקו השחי האמצעי
כאשר יש חשד לפתולוגיות בהולכה החשמלית אשר מערבות את החדר הימני של הלב, ניתן לחבר את חיבורי החזה בצדו הימני של הגוף בנקודות המקבילות לאלה המשמשות בדרך כלל.
לשמות החיבורים אז נוספת R, למשל החיבור V4R ממוקם בגובה מרווח בין-צלעי חמישי, בקו היורד מאמצע עצם הבריח, בצדו הימני של הגוף.
כמו כן, בעת חשד לפתולוגיות בהולכה החשמלית שמערבות את הדופן האחורית של החדר השמאלי, ניתן לחבר חיבורים נוספים בגב בקו הגובה של חיבורים V5 ו-V6. חיבורים אלה ממשיכים את המספור של חיבורי החזה ונקראים V7 עד V9.
תרשים האק"ג, כאמור, מציג את המתח החשמלי הנוצר בלב לאורך זמן.
בתרשים סטנדרטי, הנרשם על גבי נייר מילימטרי במהירות של 25 מ"מ בשנייה, השנתות הקטנות בציר הזמן, שרוחבן 1 מ"מ, הן של 40 מילישניות, ואילו הגדולות, שרוחבן 5 מ"מ, הן של 200 מילישניות.
בציר המתח השנתות הקטנות הן של 0.1 מיליוולט, ואילו הגדולות הן של 0.5 מיליוולט.
ניתן להגדיר רישום במהירות גבוהה יותר של 50 מ"מ בשנייה, לצורך בחינה מדוקדקת יותר של פרטים.
כמו כן, בראשית כל תרשים יש לבצע כיול, אשר נראה על הפלט כמלבן שגובהו 10 מ"מ ורוחבו 5 מ"מ.
תרשים האק"ג מציג את הפלט מ-12 החיבורים, אולם, מאחר שהפלט של כל אחד מהחיבורים הוא קצר על גבי הדף ומכיל פעימות לב בודדות, נרשם גם פלט אחד רציף, הנקרא "סטריפ", שנמשך לכל אורך הסרט.
על פי רוב, נבחר חיבור II לשמש "סטריפ".
ניתן להעריך את קצב הלב לפי תדירות גלי ה-R, תוך שימוש בנוסחה: , כאשר HR הוא קצב הלב ו-RR הוא משך הזמן בשניות בין שני גלי R סמוכים.
שיטה נוחה יותר היא חלוקה של 300 במספר המשבצות הגדולות בין שני גלי R סמוכים.
שיטה נוספת היא חלוקה של 1500 במספר המשבצות הקטנות בין שני גלי R סמוכים בכדי להגיע לתוצאה מדויקת יותר.
קצב לב תקין במנוחה נע בין 60 ל-100 פעימות בדקה.
מקצב גת תקין (NSR) מוגדר לפי חמישה קריטריונים: קצב הלב תקין במנוחה, מקצב סדיר, גל P המקדים כל מכלול QRS, משך מרווח PR נע בין 120 ל-200 מילישניות ומשך מכלול QRS קצר מ-120 מילישניות.
מקצב סדיר הוא מקצב בו הפעימות ניתנות בקצב אחיד, יחד עם זאת, מקצב תקין אינו תמיד אחיד לגמרי, ויכולה לחול שונות מסוימת לאורך הבדיקה.
כאמור, גל P מייצג את התפשטות הדפולריזציה בעליות, ומכיוון שהדפולריזציה עוברת מהעלייה הימנית אל השמאלית בשל מיקום קשר הגת, חלקו הראשון של הגל מייצג את העלייה הימנית וחלקו השני את העלייה השמאלית.
מאחר שכיוונו של גל זה הוא מטה, שמאלה וקדימה, במקביל לחיבור II, הוא ייראה טוב יותר בחיבור זה, וכן במידה מסוימת בחיבורים I, aVF ו-aVL.
ברוב החיבורים ייראה גל P חיובי, אולם ב-aVR הוא ייראה שלילי, והוא עשוי להיראות שלילי או ביפאזי ב-V1 בשל אותה התפשטות מימין לשמאל בעליות.
באופן פיזיולוגי, גל P הוא גל קטן במשרעתו, עם מתח של עד 0.2–0.25 מיליוולט, ומשכו עד 120 מילישניות.
חסרונו של גל P יכול להצביע על אחת מן התופעות הבאות: פרפור עליות, חסם גתי-עלייתי ומקצב צומתי.
הגדלה של אחת העליות, או של שתיהן, ניכרת בשינוי בצורתו של גל P.
בהגדלת העלייה הימנית ייראה הגל בחיבור II בעל משרעת גבוהה יותר ומחודדת יותר, בעוד ב-V1 רק חלקו הראשון יהיה בעל משרעת גדולה יותר.
צורה זו של גל P נקראת P pulmonale.
בהגדלת העלייה השמאלית, מאידך, משך גל P יתארך אל מעבר ל-120 מילישניות וצורתו תיראה בחיבור II דו-פסגתית, בשל ההדגשה של הדפולריזציה בעלייה זו.
בחיבור V1 יאופיין הגל בחלק שני שלילי יותר.
צורה זו של גל P נקראת P mitrale.
גם שינויים במאזן האשלגן בדם יכולים להשפיע על צורתו של גל P, כאשר היפרקלמיה מתבטאת במשרעת נמוכה של הגל, ואילו היפוקלמיה מתבטאת במשרעת גבוהה שלו.
ברפרוף עליות ניכר גל P כבעל צורת שיני מסור.
מרווח PR מוגדר כפרק הזמן מתחילת גל P לתחילת מכלול QRS.
המרווח מייצג למעשה את ההולכה בעלייה מקשר הגת עד לעיכוב בקשר העלייתי-חדרי, והוא מדד טוב לתפקוד הקשר העלייתי-חדרי.
באופן פיזיולוגי במבוגר, מרווח PR נמשך 120 עד 200 מילישניות.
מרווח PR ארוך, הנמשך מעבר ל-200 מילישניות, יכול להעיד על חסם הולכה עלייתי-חדרי מדרגה ראשונה.
מרווח PR קצר יכול להעיד על נתיב הולכה מקביל.
הציר החשמלי של הלב הוא הציר הכללי של התקדמות גל הדפולריזציה בחדרים במישור החזית, והוא אמור להיות מקביל לצורה האנטומית של שריר הלב.
הציר מחושב מחיבורי הגפיים, המודדים את מישור החזית, אשר בו נקבע כי חיבור I מונח בזווית 0°.
כיוונו של ציר חשמלי תקין מוגדר בין 30°- ל-90°+.
בחינת כיוון מכלול ה-QRS בחיבורי הגפיים מאפשרת להעריך את כיוון הציר החשמלי באופן הבא: הציר סמוך או מקביל לכיוון החיבורים בעלי המשרעת הכי גבוהה במכלול QRS ומאונך לחיבור האיזואלקטרי ביותר.
סטיית ציר ימנית מוגדרת כסטייה ימינה מזווית של 90°+.
סטייה כזו יכולה להיות נורמלית בילדים ובמבוגרים גבוהים ורזים, אולם באנשים אחרים היא יכולה להעיד על חסם צרור הולכה שמאלי אחורי, היפרטרופיה של החדר הימני, מחלות ריאה כרוניות, אוטם קדמי-צדי, תסחיף ריאתי, תסמונת וולף–פרקינסון–וייט דרך נתיב שמאלי, פגם במחיצה הבין-פרוזדורית או פגם במחיצה הבין-חדרית.
סטיית ציר שמאלית מוגדרת כסטייה שמאלה מזווית של 30°-.
סטייה כזו יכולה להיות נורמלית בנשים בהיריון, אולם באנשים אחרים היא יכולה להעיד על חסם צרור הולכה שמאלי קדמי, אוטם תחתון, קוצב לב מלאכותי, נפחת, היפרקלמיה, תסמונת וולף-פרקינסון-וייט דרך נתיב ימני, איטמות המסתם התלת-פסיגי, פגם הפתח הראשוני או זריקת חומר ניגוד לעורק הכלילי השמאלי.
סטיית ציר קיצונית, היא סטיית ציר מעבר לזווית של 150°+.
זהו מצב נדיר שיכול לנבוע מנפחת, היפרקלמיה, היפוך חיבורי האק"ג, קוצב לב מלאכותי או טכיקרדיה חדרית.
כלל אצבע לקביעת סטיות ציר הוא התבוננות בחיבורים I ו-II.
QRS חיובי בשני החיבורים מצביע על ציר תקין, QRS חיובי בחיבור I ושלילי ב-II מצביע על סטיית ציר שמאלית, QRS חיובי ב-II ושלילי ב-I מצביע על סטיית ציר ימנית, ו-QRS שלילי בשני החיבורים מצביע על סטיית ציר קיצונית.
כאמור, מכלול QRS מייצג את התפשטות הדפולריזציה בחדרים.
מכלול זה משתקף בצורה שונה בחיבורים השונים, דבר המשפיע על הנומנקלטורה.
באופן פיזיולוגי, את גל Q, שהוא הגל השלילי הראשון במכלול, ניתן לראות בחיבורים I, aVL, V5 ו-V6. במרבית החיבורים רואים דווקא גל RS.
במעבר מחיבור V1 ל-V6 ניכרת עלייה במשרעת של גל ה-R, הנקראת התקדמות גל ה-R.
משך QRS תקין הוא עד 100 מילישניות.
מעבר ל-120 מילישניות מדובר במצב פתולוגי המחשיד לחסם צרור הולכה שמאלי מלא או חסם צרור הולכה ימני מלא.
בין 100 מילישניות ל-120 מילישניות מדובר במצב שיכול להיות פתולוגי המחשיד לחסמי הולכה חלקיים.
בנוסף למשך QRS, צורת QRS בחיבורים מסוימים יכולה להעיד על חסמי הולכה.
צורת גל של , גל חיובי-שלילי-חיובי, בחיבור V1 יחד עם גל S עמוק ב-V5 וב-V6 שלאחריו מקטע ST מורם וגל T חיובי יכולים להחשיד לחסם צרור הולכה ימני.
כמו כן, גל R גבוה עם צניחת מקטע ST ו-T שלילי ב-V6 וגל S עמוק עם ST מורם ו-T חיובי ב-V1 יכולים להחשיד לחסם צרור הולכה שמאלי.
גם המשרעת של גל R או גל S יכולה להצביע על פתולוגיה.
בהיפרטרופיה של החדר הימני חיבור V1 יראה גל R בעל משרעת גבוהה יותר מאשר עומק גל S.
זאת, בנוסף לסימנים אחרים כמו סטיית ציר ימנית ושינויים במרווח ST ובגל T.
בהיפרטרופיה של החדר השמאלי המשרעת של גל R עולה מאוד בחיבורים השמאליים.
סימנים אלה מצטרפים לדפוס מאומץ וציר שמאלי כמאפיינים של היפרטרופיה של החדר השמאלי.
גל Q עמוק, במיוחד בחיבורים שבהם הגל אינו צריך להופיע, יכול להעיד על אוטם ישן בשריר הלב שכבר פיתח רקמת צלקת.
על מנת שגל Q יוגדר כפתולוגי עליו להיות ברוחב של יותר מ-40 מילישניות או שמשרעתו תהיה למעלה מרבע ממשרעת גל R.
מקטע ST הוא מקטע הנמשך מתום מכלול QRS עד לתחילת גל T.
מקטע זה מייצג את השלב שבו שני החדרים בדה-פולריזציה מלאה.
משום כך, באופן תקין הוא אמור להיות איזואלקטרי ומשכו בין 80 ל-120 מילישניות.
הרמה של מקטע ST מעל לקו האיזואלקטרי היא גורם מחשיד לאוטם שריר הלב, אולם היא יכולה להופיע גם במקרים פתולוגיים אחרים, כמו בחסמי צרור הולכה ימני או שמאלי, כתלות בחיבור שבו היא מופיעה.
גם צניחה של מקטע ST בחיבור V6 יכולה להעיד על אוטם, במיוחד אם גל R איננו גבוה מאוד.
כאשר גל R גבוה כנראה שמדובר בחסם צרור הולכה שמאלי.
בנוסף, צניחת ST בחיבורי החזה הקדמיים, (V3–V1, יכולה לשקף אוטם בדופן האחורית של החדר השמאלי.
צניחה בחיבור V1 יכולה גם לרמז, כאמור, על היפרטרופיה של החדר הימני.
נקודת J, שהיא הנקודה בין תום מכלול QRS לתחילת מקטע ST, יכולה להעיד על מידת ההרמה או הצניחה של מקטע ST.
גל T, המשקף את רפולריזציית החדרים, מתאים ברוב החיבורים לכיוונו הכללי של מכלול QRS.
הגל שלילי בחיבורים aVR, ולעיתים גם ב-V1 וב-V2. בילדים גל T הוא שלילי כמעט בכל החיבורים.
צורת הגל איננה סימטרית, אלא מתפתחת לאט, מגיעה לשיא לקראת סופו ולאחר מכן צונחת לאפס.
היפוך של גל T הוא סימן מחשיד לשורה של מצבים פתולוגיים.
מרווח QT נמדד מתחילת מכלול QRS עד לסוף גל T, ומשקף את שלב הרפולריזציה בכללותו.
משך המרווח תלוי בקצב הלב, ולכן פותחו עבורו נוסחאות המתקנות את ערכו לפי הדופק.
השיטה הנפוצה ביותר לתיקון מרווח QT היא זו שפותחה על ידי הנרי באזה.
לפי הנוסחה, , כש־QTc הוא מרווח QT מתוקן ו־RR הוא המרווח מתחילת מכלול QRS אחד למכלול QRS עוקב, הנמדד בשניות.
באופן תקין QTc נמשך עד 440 מילישניות.
נוסחה זאת לעיתים אינה מדויקת, ומתקנת גבוה מדי בקצבי לב גבוהים ונמוך מדי בקצבי לב נמוכים.
נוסחה מדויקת יותר כדי לתקן את מרווח QT לקצב הלב היא , אולם היא אינה נפוצה במרפאות.
מרווח QT מוארך יכול לנבוע ממגוון סיבות, חלקן נרכשות וחלקן מולדות.
עם הסיבות הנרכשות ניתן למנות היפוקלמיה, היפומגנזמיה והיפוקלצמיה, תרופות מסוגים שונים, כמו תרופות נוגדות הפרעת קצב מסוג Ia, Ic ו-III, תרופות פסיכיאטריות, נוגדי היסטמינים מסוימים, אנטגוניסטים לסרוטונין ועוד, וכן חסם עלייתי-חדרי מדרגה שלישית או שנייה, שבץ מוחי, איסכמיה משמעותית פעילה של שריר הלב והיפותרמיה.
תסמונת QT מוארך היא סיבה מולדת למרווח QT מוארך ועלולה לגרום לתסמונת מוות בעריסה, לכן זיהוי מוקדם של התסמונת עשוי להציל חיים.
מרווח QT קצר יכול לנבוע מהיפרקלצמיה ותרופות כמו דיגיטליס ופנותיאזינים, וכן רמות גבוהות של תירוקסין.
גל U, אשר נחשב למייצג את הרפולריזציה במחיצה הבין-חדרית, אינו מופיע ברוב המקרים, וגם כאשר הוא נרשם, משרעתו קטנה.
גל U הבולט בחיבורים רבים עלול להופיע כתוצאה מהיפוקלמיה, היפרקלצמיה, שבץ מוחי וטראומה, או כתוצאה מתרופות כמו קווינידין ותרופות נוגדות הפרעות קצב אחרות מסוג Ia.
אלקטרושליליות (או אלקטרונגטיביות, Electronegativity) המסומנת ב־χ (כִֿי - האות העשרים ושתיים באלפבית היווני) היא מידת יכולתו היחסית של אטום למשוך אליו אלקטרונים / לשחרר אלקטרונים בקשר קוולנטי.
המושג המקורי הוצע על ידי לינוס פאולינג, כימאי-פיזיקאי, בשנת 1932. לאחר שנתיים פיתח רוברט מיליקן דרך לחישוב ערכי אלקטרושליליות: הממוצע בין פוטנציאל היינון (האנרגיה הדרושה להרחקת אלקטרון מהאטום) והזיקה האלקטרונית (האנרגיה הדרושה להוספת אלקטרון לאטום במצב גזי).
הערכים המתקבלים לשיטתו של מיליקן הם ביחידות אנרגיה, לרוב באלקטרונוולט.
לפיכך, ישנן שתי טבלאות - טבלת מיליקן וטבלת פאולינג.
הנפוצה יותר בשימוש היא טבלת פאולינג.
טבלה מוכרת פחות היא טבלת אלרד-רוצ'או.
מערך האלקטרונים באטום הוא אשר קובע את האלקטרושליליות - אטומים הקרובים להשלמת קליפתם החיצונית למבנה של גז אציל (ניאון למשל) על ידי הוספת אלקטרונים, הם בעלי אלקטרושליליות גבוהה יותר מאשר אלו המגיעים לקליפה חיצונית שלמה באמצעות מסירת אלקטרונים.
אלקטרושליליות נמדדת תמיד בערכים חיוביים.
האטום בעל האלקטרושליליות הגבוהה ביותר הוא פלואור, שלו אנרגיית יינון גבוהה וזיקה אלקטרונית גבוהה, וערך האלקטרושליליות שלו הוא 4. למתכות, לעומת זאת, יש נטייה למסירת אלקטרונים, ולכן ערכי האלקטרושליליות שלהן נמוכה, ולדוגמה ערך האלקטרושליליות של פרנציום, מתכת אלקלית, הוא 0.7.
בקשרים קוולנטיים בהם נבדלים שני אטומים המשתתפים בקשר באלקטרושליליות שלהם, קיימת התפלגות לא אחידה של האלקטרונים במרחב סביב שני אטומים אלה.
צפיפות לא אחידה זו של אלקטרונים נובעת ממשיכה חזקה יותר של אלקטרונים מצידו של האטום האלקטרושלילי יותר, ולפיכך מצוי סביב אטום זה מטען חשמלי שלילי (מטען חלקי, כיוון שמשיכת האלקטרונים אינה מוחלטת, להבדיל ממטען מלא שניתן לצפות לדוגמה ביונים).
האטום האלקטרושלילי בקשר הקוולנטי מכונה נוקלאופיל (נוקלאוס פירושו "גרעין", פיל פירושו "אוהב"); אטום זה נמשך למטענים חשמליים חיוביים (לגרעיני אטומים, למשל, או ליונים חיוביים).
לעומת זאת, סביב האטום הפחות אלקטרושלילי שורר מטען חשמלי חיובי (הנובע מהפרוטונים שבגרעין).
אטום זה מכונה אלקטרופיל; הוא נמשך למטענים חשמליים שליליים (לאלקטרונים, למשל, או ליונים שליליים).
היות שאטומים מסוימים אינם פעילים מבחינה כימית, ניתנים לעיתים הכינויים "נוקלאופיל" ו"אלקטרופיל" לכל המולקולה (במקרים של מולקולות קטנות).
מולקולות נוקלאופיליות עשויות להיות בעלות מטען שלילי או נייטרליות.
מולקולות בעלות מטען שלילי מכילות אלקטרון עודף (אחד או יותר), כך שהן נמשכות למטענים חיוביים.
נוקלאופילים נייטרליים, לעומת זאת, מכילים זוג אלקטרונים בלתי-קושר (אשר אינו משתתף בקשר כלשהו), והוא זה שנמשך למטענים החיוביים.
דוגמה לנוקלאופיל שלילי היא יון הידרוקסיד (-OH), המכיל אלקטרון עודף שנמשך למטענים חיוביים.
דוגמה לנוקלאופיל נייטרלי היא אמוניה.
לאטום החנקן שבאמוניה ישנם חמישה אלקטרונים בקליפתו החיצונית, ששלושה מהם תפוסים בקשרים קוולנטיים עם שלושה אטומי מימן, והשניים הנותרים מהווים זוג בלתי-קושר שנמשך למטענים חיוביים.
אמוניה היא בנוסף דוגמה למולקולה המוגדרת כולה כ"נוקלאופיל", אף על פי שהנוקלאופיל האמיתי בה הוא אטום החנקן בלבד.
כדי שקשר יהיה קוטבי, ההפרש באלקטרושליליות בין שני האטומים שבקשר צריך להיות גדול מ-0.3. הפרש קטן מ-0.3 קיים בקשרים קוולנטיים "טהורים" (כמו במולקולות דו-אטומיות, כדוגמת O2).
אם ההבדל גדול מ-2.0, הקוטביות חזקה מאוד; קשה לומר שהאלקטרונים "משותפים" לשני האטומים (זוהי ההגדרה של קשר קוולנטי - קשר בו האלקטרונים משותפים לשני האטומים), כיוון שהם נמצאים בעיקר סביב האטום האלקטרושלילי יותר; לפיכך, קשרים שבהם ההבדל גדול מ-2.0 הם קשרים יוניים ולא קוולנטיים.
ככל שהקשר בין שני אטומים קוטבי יותר (הפרש האלקטרושליליות בין האטומים המחוברים בקשר גדול יותר) כך אנרגיית הקשר גדולה יותר (הקשר חזק יותר).
קשרים קוטביים במולקולה אינם גורמים בהכרח לכל המולקולה להיות קוטבית.
פחמן דו-חמצני, למשל, הוא מולקולה קווית הנראית כך מבחינה מרחבית: O=C=O.
כל אחד משני הקשרים הקוולנטיים קוטבי, שכן ההבדל בין הקוטביות של חמצן (3.44) ופחמן (2.55) הוא 0.89. למרות זאת, המולקולה אינה קוטבית, שכן המטען השלילי סביב החמצן הימני מאוזן על ידי המטען השלילי סביב החמצן בצד שמאל.
בכימיה קיימת חשיבות עליונה להבנתם של קשרים קוטביים ולזיהוי אטומים נוקלאופיליים ואלקטרופיליים.
תגובות כימיות רבות מספור, במיוחד בכימיה אורגנית, מבוססות על משיכתם של אלקטרופילים ונוקלאופילים אל אטומים במולקולה מסוימת.
ערכי האלקטרושליליות של יסודות הטבלה המחזורית
אלקטרוניקה צבאית כוללת פיתוח וייצור של ציוד אלקטרוני לשימושים צבאיים.
לעיתים יישומים צבאיים משמשים גם מערכות אזרחיות (לדוגמה: מערכות מכ"ם) וכן להפך.
עם זאת, ישנם מערכות בעלי שימוש צבאי מובהק.
מערכות אלו כוללות חומרה, תוכנה וחיישנים.
מערכות איכון: מציאת מטרות על ידי חיישנים אופטיים, אלקטרומגנטיים (רדיו או מכ"ם)
מערכות : כיוון פלטפורמה נושאת נשק (או הנשק עצמו) אל המטרה וביצוע הירי.
זה נעשה באמצעות שילוב מערכות אלקטרוניות ומכניות (כגון כנפונים לכיוון טיל או מנועי סרוו להכוונת תותח טנק).
מערכות הדמאה תרמית: תחום הכולל מערכות אשר תפקידם ל"הראות" את הנסתר, וזאת באמצעות שימוש במערכות אלקטרו-אופטיות, כגון הגברת אור כוכבים או הדמאה תרמית (הצגת גופים על פי קרינת החום הנפלטת מהם), או מכ"ם גל מילימטרי (גמ"מ) המשתמש באורך גל קצר כדי להציג את המידע הנקלט בפירוט רב ורזולוציה גבוהה יחסית.
מערכות תקשורת: מגוון רחב של מערכות קשר טקטי ואסטרטגי.
לדוגמה: קשר רדיו, תקשורת נתונים, הצפנה, קשר לווייני ועוד.
מערכות מידע: מחשבים המשמשים לעזר למפקדים ומבצעים איחוד מידע ממקורות שונים, הצגת תמונת זירה בזמן אמיתי, העברת מסרים מיידיים ליחידות שונות ועוד.
מערכות אלה נמצאות הן במפקדות והן בידי מפקדי וחיילי השדה, אשר משתמשים לשם כך במחשבים ניידים ואפילו במחשבי כף יד.
מערכות שליטה ובקרה, מאפשרות למפקדות כוחות היבשה לקבל תמונת קרב אמיתית ככל האפשר, לכוון את הכוחות מהזרועות השונים ללחימה כנגד הכוח שכנגד, וכן לתאם בין הכוחות הלוחמים בינם לבן עצמם.
מערכת הבקרה בחיל האוויר הישראלי אחראית על כל הבקרה האווירית של מטוסים צבאיים בישראל ונעזרת לשם כך ברשת של מכ"מים קרקעיים.
ביבשה ישנן מערכות דוגמת צבא יבשה דיגיטלי למשימה דומה.
מערכות רובוטיקה מערכות השולטות על כלי רכב כגון רובוטים לסילוק פצצות, רובוטים ללחימה במנהרות, רכבים נשלטים מרחוק ללחימה באתרים בסיכון גבוה, וציוד הנדסי נשלט מרחוק באזורי לחימה בהם לא ניתן להשתמש בדחפור מאויש.
נשק מונחה הם שליטה על אמצעי לחימה מעופפים כגון פצצות חכמות וטילים מונחים.
ההבדל המרכזי בין טכנולוגיה צבאית לטכנולוגיה אזרחית היא הדרישה לקשיחות החומרה, כלומר החומרה הצבאית מתוכננת לעבוד בתנאי סביבה קשים יותר מהחומרה האזרחית.
לדוגמה התקן הצבאי מחייב רכיבים המסוגלים לעבוד בטווח הטמפרטורות שבין 40- ל-90 מעלות צלזיוס, בעוד שהתקן האזרחי דורש עמידות רק בין 20- עד 60 מעלות.
פעמים רבות עוברים פיתוחים צבאיים לשימוש ציבורי נפוץ.
כך לדוגמה, עשרות פיתוחים שנוצרו במהלך תוכנית החלל האמריקאית, שהייתה בעלת אופי צבאי-פוליטי מובהק, משמשים כיום בחיי היום-יום האזרחיים.
עם התפתחות תעשיית ההייטק האזרחית, נוצר מסלול הפוך, שבו טכנולוגיות אזרחיות בייעודן עוברות לשימוש צבאי.
אלקטרופורזה היא שיטה בכימיה אנליטית ובביולוגיה מולקולרית המאפשרת הפרדת חומרים המצויים בתערובת לפי גודלם.
זוהי אחת השיטות המדעיות הנפוצות בכימיה ובביולוגיה.
באלקטרופורזה מונחת התערובת (מומסת בנוזל או נוזלית בעצמה) על גבי משטח העשוי ג'ל.
זרם חשמלי מועבר דרך הג'ל, כך שצידו האחד טעון חיובית והשני - שלילית.
המולקולות בתערובת, אשר טעונות חשמלית, נודדות באיטיות לעבר קצהו האחד של הג'ל, כתוצאה מהכוח החשמלי הפועל עליהן.
המולקולות בתערובת אינן נודדות בקצב זהה.
מולקולות כבדות יותר נודדות באיטיות, ואילו מולקולות קלות נודדות במהירות ומגיעות רחוק יותר בג'ל.
גם אם לשתי מולקולות שונות משקל זהה, הרי שצורתן המרחבית משפיעה אף היא על קצב הנדידה.
כך מושגת הפרדת התערובת למרכיביה.
עקרון פעולת האלקטרופורזה מזכיר את זה של הכרומטוגרפיה, אף היא שיטה אנליטית נפוצה.
ההבדל ביניהן הוא שבכרומטוגרפיה לא נעשה שימוש בחשמל; התערובת נודדת הודות לכוחות כימיים (מים המטפסים ספונטנית במעלה הנייר בכרומטוגרפיית נייר, למשל) או עקב הפעלת לחץ (ב-HPLC, כרומטוגרפיית נוזל בלחץ גבוה).
באלקטרופורזה מניעה המשיכה החשמלית את המולקולות באופן בלעדי.
השימוש הנפוץ ביותר של האלקטרופורזה הוא בביולוגיה, ובמיוחד בביוכימיה, בביולוגיה מולקולרית ובגנטיקה.
חלבונים וגדילי DNA ו-RNA מתאימים מאוד להפרדה באלקטרופורזה, וזוהי השיטה העיקרית להפרדתם (במיוחד של שני האחרונים).
בהפרדת חלבונים עשוי הג'ל מפולימר אמידי הקרוי פוליאקרילאמיד.
לפני הרצת התערובת בג'ל מוסיפים לה בדרך-כלל דטרגנט הנקרא SDS (סודיום דודציל סולפט); עתה מכונה השיטה באופן מלא SDS-PAGE, ראשי תיבות באנגלית של Sodium Dodecyl Sulfate - PolyacrylAmide Gel Electrophoresis.
הדטרגנט נקשר לחלבון ביחס התואם לגודל החלבון - מולקולת SDS אחת נקשרת לכל שתי חומצות אמינו.
ה-SDS טעון שלילית, וכך מגביר את יכולת הנדידה של החלבון בשדה החשמלי; רוב יכולת הנדידה מושגת למעשה באמצעות ה-SDS, ולא מסתמכת על המטען החשמלי של החלבון עצמו.
בנוסף, גורם ה-SDS לשבירת קשרים בחלבון ולהרס המבנה השניוני והשלישוני שלו.
לאחר טיפול ב-SDS כל החלבונים בתערובת הופכים לליניאריים (קוויים), כך שהפרדתם עתה מבוססת באופן מלא על גודלם (כלומר, על מספר חומצות האמינו המרכיבות אותם).
ללא טיפול ב-SDS עלולים חלבונים השונים במבנם המרחבי לנדוד האחד ביחס לשני במהירויות שאינן יחסיות למסה המולרית שלהם.
כך, חלבונים בעלי מסה מולרית זהה עשויים לנדוד במהירויות שונות, עקב הסתבכות של חלבונים בעלי מבנה מרחבי רחב בחריצים הזעירים שבג'ל.
שני חומרים נוספים בהם משתמשים בדרך כלל לפני הרצת תערובת חלבונים הם DTT ויודואצטאמיד.
הראשון מחזר קשרים דיסולפידיים (קשרי גופרית-גופרית בין שיירי ציסטאין בחלבונים), והשני מוסיף לשיירי הציסטאין החשופים קבוצת אצטיל (CH3CO) כדי למנוע מהם מליצור קשרים דיסולפידיים מחדש.
לעיתים משתמשים בבטא-מרקפטואתנול לצורך חיזור הקשרים הדיסולפידיים.
קשרים אלו תורמים רבות ליציבות החלבון ולצורתו התלת-ממדית; הטיפול בשני חומרים אלו תורם אף הוא, אם כן, לקבלת חלבונים קוויים, בעלי צורה אחידה.
לתערובת החלבונים יש להוסיף תרכובת צבע כלשהי אשר מאפשרת לחוקר לקבל אינדיקציה על התקדמות החלבונים ולכן גם מתי להפסיק את ההרצה.
קומאסי כחול משמש לעיתים קרובות למטרה זו.
בהפרדת חומצות גרעין עשוי הג'ל מאגרוז (Agarose), פחמימה הדומה לאגר; כאן לא נעשה שימוש ב-SDS.
בנוסף יש להוסיף לג'ל תרכובת כלשהי אשר תיצמד אל חומצות הגרעין כדי שניתן יהיה לראותן לאחר שנדדו (חומצות הגרעין עצמן שקופות ולא ניתן לראותן).
התרכובת הנפוצה ביותר לשימוש זה היא אתידיום ברומיד.
תרכובת זו היא פלואורסצנטית ולפיכך ניתן לראות את תוצאות הג'ל אך ורק תחת קרינה אולטרה-סגולה, בניגוד לאלקטרופורזת SDS.
התערובת מכילה מעט גליצרול, העוזר לתמיסה המימית של חומצות הגרעין לשקוע בחריץ ההטענה.
היות שהמבנה התלת-ממדי של חומצות הגרעין לא נהרס בתהליך האלקטרופורזה, ניתן לחתוך את הדגימות מהג'ל בסכין לאחר הרצתן, לטהרן משיירי האגרוז ולהשתמש בהן בהמשך.
קיימות ערכות מסחריות רבות המשמשות במיוחד לטיהור חומצות גרעין בג'ל.
ללא נקודות ייחוס ידועות לא ניתן להעריך את גודלם של החלבונים או של חומצות הגרעין שהופרדו באמצעות אלקטרופורזה.
למטרה זו משמשת בדרך כלל תערובת מסחרית ומוכנה מראש - "סולם" - המכילה דגימות חלבון או חומצת גרעין שגודלן ידוע מראש.
במקרה של חומצות גרעין מיוצרים הסולמות באמצעות חיתוך של גדיל DNA מסוים באמצעות אנזימי הגבלה.
הגדיל בו משתמשים יכול להיות פלסמיד מסוים, גנום של נגיף (בקטריופאג' למדא, למשל), או כל גדיל אחר אשר חיתוכו מייצר פסים נאים וברורים אשר גודלם ידוע.
כך, למשל, חיתוך של הגנום השלם של פאג' למדא באמצעות אנזים ההגבלה HindIII מייצר תמיד 8 פסים.
הפס הקטן ביותר הוא בן 125 נוקלאוטידים; הפס שאחריו - 564 נוקלאוטידים; וכן הלאה.
באמצעות הרצת סולם הלמדא במקביל להרצת דגימות DNA ניתן להשוות מיקומם של הפסים המתקבלים בדגימה אל מול הפסים שבסולם, ובכך להעריך את גודלם של הראשונים.
בשלוש תמונות האלקטרופורזה משמאל ניתן לראות את הסולם בקצה השמאלי של הג'ל.
ב-1975 פותחה האלקטרופורזה הדו-ממדית, המשלבת מיקוד איזואלקטרי עם אלקטרופורזה.
בשיטה זו, המדויקת בהרבה מכל אחת משתי השיטות כשמשתמשים בהן בנפרד, ציר ה-Y של הג'ל מבוסס על אלקטרופורזה, והשדה החשמלי משתנה לאורכו.
ציר ה-X מבוסס על מיקוד איזואלקטרי, ודרגת החומציות (ה-pH) משתנה לאורכו.
החלבונים מופרדים באופן כפול, לפי גודלם ולפי הנקודה האיזואלקטרית שלהם.
בשיטה זו ניתן לבודד בהצלחה אלפי חלבונים על-גבי ג'ל אחד.
באלקטרופורזה בְנִים מתרחש כל התהליך בצינור גמיש, ארוך (עד 100 מטרים) ודק ביותר (קוטרו הפנימי פחות ממילימטר).
התערובת מוזרקת בלחץ או תוך שימוש בוואקום אל הנים, אשר אינו מכיל ג'ל, כי אם מצופה בצידו הפנימי בסיליקה או בחומר דומה.
התוצאות מפוענחות על ידי גלאי ומוצגות באופן גרפי על-גבי צג או מודפסות על-גבי נייר.
בניגוד לאלקטרופורזה הפשוטה, הפרימיטיבית והזולה, מכשירי אלקטרופורזה בנים הם יקרים מאוד ונמצאים בחזית הטכנולוגיה העכשווית.
בכימיה, אלקטרופיל ("אוהב אלקטרון") הוא מגיב הנמשך לאלקטרונים המשתתפים בתגובה כימית.
משיכה זו היא באמצעות קליטת זוג אלקטרונים על מנת להיקשר אל נוקלאופיל.
כיוון שאלקטרופילים קולטים אלקטרונים, הם עונים על ההגדרה של חומצות לואיס.
רוב האלקטרופילים טעונים במטען חשמלי חיובי, יש להם אטום הנושא מטען חיובי חלקי, או שיש להם אטום שאין לו שמונה אלקטרונים (לפי כלל האוקטט).
האלקטרופילים תוקפים את האזור בנוקלאופיל שבו צפיפות האלקטרונים היא הגבוהה ביותר.
סיפוח אלקטרופילי הוא אחת מבין שלוש הצורות של תגובות אורגניות הקשורות לאלקנים.
הידרוגנציה על ידי סיפוח של מימן לקשר הכפול.
תגובות סיפוח אלקטרופילי עם הלוגנים וחומצה גופרתית.
סיפוח הלוגנים מתרחש בין אלקנים ואלקטרופילים, בתגובות הקרויות סיפוח הלוגנים.
תגובות נפוצות כוללות שימוש במים ברומידיים לטיטור כנגד דגימה על מנת להסיק מהו מספר הקשרים הכפולים הקיימים.
התגובה הזאת מתרחשת בשלושה שלבים כמפורט להלן:
יצירת קומפלקס פאי: המולקולה האלקטרופילית Br-Br יוצרת קשר עם מולקולת האלקן עתירת האלקטרונים על מנת ליצור קומפלקס פאי (1).
יצירת יון ברומוניום משולש: האלקן מתפקד כתורם אלקטרונים והברומין מתפקד כאלקטרופיל.
נוצר יון ברומוניום משולש (2) המורכב משני אטומי פחמן ואטום ברום אחד תוך שחרור של Br-.
תקיפת יון הברומיד: יון הברומוניום נפתח באמצעות התקפה של Br- מהצד האחורי.
דבר זה גורם ליצירה של די-ברומיד קרוב המצוי בקונפיגורציה אנטי-מישורית.
כאשר נוקלאופילים אחרים כגון מים או אלכוהול נוכחים, הם עשויים לתקוף את 2 כדי ליצור אלכוהול או אתר.
תהליך זה נקרא מנגנון AdE2.
גם חומרים כגון יוד (I2), כלור (Cl2), יון סולפניל (RS+), קטיון כספית (Hg+2), ופחמן דו-כלורי (:CCl2) מגיבים באופן דומה.
המעבר המדויק בין 1 ל-3 יופיע כאשר ה-Br- יימצא בכמויות גדולות במדיום שבו מתרחשת התגובה.
ייתכן ותוצר הביניים, יון β-ברומו קרבֵּניום, יועדף על פני 3 אם לאלקן יש מתמיר קטיוני-מייצב כגון קבוצת פניל.
ישנה דוגמה של בידוד יון הברומוניום ב-2.
הלידים של מימן כגון חומצת מימן כלורי (HCl) מתווספים לאלקנים כך שנוצרים אלקיל הליד בתהליך הנקרא הידרוהלוגנציה.
לדוגמה, התגובה של HCl עם אֶתֶן מספקת כלורו-אתן.
התגובה ממשיכה עם תיווך של קטיון, והיא שונה מסיפוח ההלוגן שלמעלה.
להלן דוגמה לתגובה מסוג זה:
פרוטון מתווסף (כיוון שהוא אלקטרופיל) לאחד מאטומי הפחמן על האלקן ליצירת הקטיון 1.
יון כלוריד (Cl-) משתלב עם הקטיון 1 ליצירת התוצרים 2 ו-3.
באופן זה, הסטראו-סלקטיביות של התוצר, כלומר, מאיזה צד ה-Cl- יתקוף, תלויה בסוג האלקנים ובתנאי התגובה.
לכל הפחות, האטום שיותקף על ידי יון המימן נקבע בדרך כלל לפי כלל מרקובניקוב.
באופן זה, יון המימן תוקף את אטום הפחמן שנושא פחות מתמירים כך שייווצר קרבו-קטיון יותר יציב (עם מתמירים יותר יציבים).
תהליך זה נקרא מנגנון A-SE2. מימן פלואורי (HF) ויודיד המימן (HI) מגיבים עם אלקנים באותו אופן והתוצרים שיתקבלו בתגובות אלה יהיו לפי כלל מרקובניקוב.
מימן ברומי (HBr) נוקט גם כן בנתיב זה, אולם, לפעמים יש למנגנון זה תחרות עם תהליך רדיקלי כך שנוצרת תערובת של איזומרים.
אחת מתגובות ההידרציה המורכבות ביותר מנצלת חומצה גופרתית כזרז.
תגובה זו מתרחשת באופן דומה לתגובת הסיפוח אבל יש לה שלב נוסף שבו הקבוצה OSO3H מוחלפת על ידי קבוצת הידרוקסיל, ומתקבל אלכוהול:
כפי שניתן לראות, המולקולה H2SO4 לא משתתפת בתגובה הכוללת, אולם היא כן נוטלת חלק וכיוון שהיא נשארת באותה צורה, היא מסווגת כזרז.
להלן תיאור יותר מפורט של התגובה:
למולקולה H-OSO3H יש מטען חיובי על אטום המימן ההתחלתי, היא נמשכת אליו ומגיבה עם הקשר הכפול באותה דרך כפי שתואר.
היון, OSO3H-, שנותר (מטען שלילי) נצמד אל הקרבו-קטיון.
נוצר אתיל-מימן-גופרתי (הנתיב העליון באיור).
כאשר מוסיפים מים ונוצר בתערובת אתנול, אטום המימן "העודף" מהמים "מחליף" את המימן "האבוד" ובכך יוצר מחדש את החומצה הגופרתית.
ישנה עוד דרך שבה מולקולת מים משתלבת ישירות לתוצר הביניים הקרבו-קטיוני (הנתיב התחתון).
דרך זו הופכת לדומיננטית כאשר עושים שימוש בחומצה גופרתית ממוימת.
באופן כללי, התהליך הזה מוסיף מולקולת מים למולקולה של אתן.
לתגובה זו יש חשיבות תעשייתית רבה כיוון שהיא מפיקה אתנול, שהוא כוהל בעל שימושים רבים כגון דלק וחומרים מציתים לכימיקלים אחרים.
אינדקס האלקטרופיליות פלואור3.86כלור3.67 ברום3.40 יוד3.09 היפוכלוריט2.52 גופרית דו-חמצנית2.01פחמן דו-גופרי1.64 בנזן1.45 נתרן0.88ערכים נבחרים (חסר ממדים)
קיימות כמה שיטות לדירוג האלקטרופילים בסדר של ריאקטיביות ואחת מהן פותחה על ידי רוברט פאר כאשר אינדקס האלקטרופיליות ω מתואר כך:
כאשר מסמל את האלקטרושליליות ו- את הקשיות הכימית.
משוואה זו קשורה למשוואה אחרת העוסקת בכוח חשמלי:
כאשר R מסמלת התנגדות חשמלית (אוהם או Ω) ו-V מסמלת מתח חשמלי.
במובן זה, אינדקס האלקטרופיליות הוא סוג של כוח אלקטרופילי.
נמצאו התאמות בין אלקטרופיליות של מגוון תרכובות כימיות וקצבי תגובה במערכות ביוכימיות ותופעות מסוימות כגון דלקת עור אלרגנית.
כלא אלקטרז , המכונה גם הסלע, היה בית סוהר אמריקאי ברמת "בית סוהר שמור" (Supermax prison) לעבריינים שהוגדרו כמסוכנים ביותר, על האי אלקטרז שבקרבת מפרץ סן פרנסיסקו שבקליפורניה; האי זכה להיכלל בספר השיאים של גינס בתור "הכלא השמור ביותר בעולם".
ב-1963 נסגר הכלא בשל העלויות הגבוהות הכרוכות באחזקתו.
האי אלקטרז היה במקור בסיס צבאי ובהמשך שימש כמתקן כליאה של צבא ארצות הברית, בין 1850–1933, זאת בשל היותו מבודד ומבודל בכניסה למפרץ סן פרנסיסקו.
מיקומו האסטרטגי אפשר שליטה על התנועה הימית באזור.
עם השנים הפך האי למעמסה כלכלית על צבא ארצות הברית, ולכן הועבר ב-1934 לידי הממשל הפדרלי, שהחליט להפכו לכלא פדרלי אזרחי.
ב-1963 הוחלט על סגירת הכלא בשל עלויות האחזקה הגבוהות שנבעו מניתוקו של האי מהיבשה ובגלל הזיהום שגרמה הזרמת שפכיו אל מי המפרץ.
אז הוחלט שעדיפה בניית כלא חדש, יעיל ונוח יותר, על פני המשך אחזקת המבנה הנוכחי.
ואכן, כלא יבשתי חדש הוקם באילינוי בשנת סגירת מתקן אלקטרז, שנועד לשמש כתחליף.
ב-29 שנות תפקודו הוחזקו בכלא אסירים רבים, מהמפורסמים שבהם: אל קפונה, רוברט פרנקלין סטראוד "איש הציפורים", וכן אלווין קרפיס, שהיה האסיר ששהה בכלא זמן רב יותר מכל אחד אחר.
כדי למנוע כל ניסיון בריחה של האסירים לא הייתה כל גישה לאי, גם הסוהרים ובני משפחותיהם שהו וגרו בסמוך לכלא.
עם סגירת הכלא התעוררה מחלוקת ביחס לעתיד האי והועלו הצעות רבות, העיקרית שבהן הייתה הפיכת האי לאתר תיירות וקזינו.
בזמן שחלף עד לקבלת ההחלטה על עתידו של האי ניצלה קבוצת ילידים אינדיאנים משבטים שונים את המצב: ב-1969 השתלטה הקבוצה על האי, תוך ניצול חוק מאותה תקופה שאמר כי "שטחים שהמדינה חדלה משימוש בהם - יכולים לחזור לידי הילידים".
הקבוצה החזיקה באי כשנתיים, עד 1971, והשתמשה בו לתעמולה במסגרת מאבקם של האינדיאנים לקבלת אדמותיהם בחזרה.
מקץ שנתיים החלה להתרופף אחיזת האינדיאנים; רבים החלו לעזוב את האי, ושריפה שהתרחשה במקום זירזה את העזיבה.
לבסוף השתלטו השלטונות בחזרה על האי וגרשו את מעט הילידים שנשארו בו.
כיום משמש הכלא כאתר תיירות ומתקיימים בו סיורים מודרכים.
בשנת 2005 שחה ג'וני וילסון, ילד בן תשע בלבד, מחוף המפרץ את שני הק"מ עד לאלקטרז במסגרת מסע איסוף תרומות לנפגעי הוריקן קטרינה.
כעבור שנה שבר ילד נוסף, בן שבע, את שיאו של וילסון והצליח גם הוא לגמור בשחייה מקטע זה.
בכל 29 שנות פעילותו של הכלא, לא נרשמה כמעט אף בריחה מוצלחת.
בריחה מהכלא הייתה כמעט בלתי אפשרית בגלל השמירה הקפדנית עד מאוד, מי מפרץ סן פרנסיסקו הקרים שמקיפים את האי עליו שוכן הכלא, המרחק בין האי לחוף – כשני קילומטרים, וחוסר באמצעים שיוכלו לסייע לבריחה, בידי האסירים.
כל ניסיונות הבריחה מהכלא הסתיימו בתפיסה, במוות כתוצאה מירי או בטביעת הנמלטים במי המפרץ.
במשך השנים, 36 אסירים ניסו להימלט מהכלא; שבעה נורו ונהרגו, שניים טבעו, שמונה התייאשו בעצמם מהניסיון ונותרו בכלא, 14 נלכדו והוחזרו לכלא, ורק גורלם של חמישה לא נודע, אולם הם כמעט לבטח מתו מקור וטביעה.
שלושה אסירים נעלמו מתאיהם ב-11 ביוני 1962: השלושה היו האסירים היחידים שאכן נעלמו מאלקטרז ושלא התקבל שום מידע על מיקומם.
לאחר הבריחה, "כוחות מיוחדים" ואנשי FBI איתרו במפרץ שליד האי רפסודה מאולתרת העשויה ממעילי גשם מנופחים ועצים.
במשך השנים לא התקבל אף דיווח של עדי ראייה כי ראו את השלושה.
ככל הנראה הם מצאו את מותם בטביעה או מרעב, אך רשמית הם הוגדרו בכלא כנעדרים עד לסגירתו.
ב-2018 פרסמה רשת CBS מכתב שג'ון אנגלין, אחד מן הבורחים, לכאורה כתב ובו נאמר: "ברחתי מאלקטרז ב־1962. אני בן 83 ויש לי סרטן.
כן, כולנו שרדנו אותו לילה, אבל בקושי!
אם תודיעו בטלוויזיה שאשב בכלא לא יותר משנה ואקבל טיפול רפואי, אכתוב בחזרה לעדכן אתכם לגבי מיקומי המדויק".
על בריחה זו התבסס תסריט הסרט "הבריחה מאלקטרז" (1979).
ב-2003 נעשה ניסיון לשחזור אפשרות של בריחה מהכלא במסגרת תוכנית טלוויזיה.
במספר מצבים, ניסו "האסירים" לברוח מהכלא על ידי סירות מאולתרות, ברפסודות או בשחייה, מבלי ש"הכוחות המיוחדים" יתפסו אותם.
התברר כי ניתן לברוח מהכלא, אך סיכויי ההצלחה קלושים ביותר.
עם זאת, השחזור אינו מדויק ואינו דומה לניסיון בריחה אמיתי, בגלל התנאים השונים בתכלית.
רוברט סטראוד, שהיה ידוע יותר לקהל בתור "איש הציפורים של אלקטרז", הועבר לאלקטרז בשנת 1942. הוא בילה את 17 השנים הבאות על "הסלע" - שש שנות הסתגרות בביתן D Block, ועשר שנים בכלא החולים.
בשנת 1959 הועבר אל המרכז הרפואי הפדרלי ספרינגפילד לאסירים.
כאשר אל קפונה הגיע לכלא בשנת 1934, המשיך לפעול מאחורי הסורגים תוך שהוא משחד את הסוהרים.
"ביג אל" הפנה כמות גדולה של תשומת לב מצד התקשורת אל הכלא, למרות העובדה שהוא ריצה רק ארבע שנים וחצי מתקופת מאסרו שם, לפני התפתחות מחלת העגבת אצלו והעברתו לכלא הפדרלי ב-Terminal Island בלוס אנג'לס.
משין גאן קלי הגיע לכלא ב-4 בספטמבר 1934. קלי נהג להתפאר בזמן מאסרו בגנבות ובמעשי רצח שהוא לא ביצע.
קלי הוחזר לכלא Leavenworth בשנת 1951.
ג'יימס "איש לבן" בולגר ריצה תקופת מאסר של שלוש שנים באלקטרז (1959–1962) לאחר שהורשע בשוד בנק.
סיפורו של כלא אלקטרז וניסיונות הבריחה הנועזים ממנו היוו השראה לספרים, סדרות טלוויזיה וסרטי קולנוע, ובהם:
ספר הילדים והנוער, "איש המאפיה אל קפונה מכבס לי את החולצות", מאת ג'ניפר צ'ולדנקו, כתוב בצורת יומן ועוסק בהתמודדות האח הצעיר (המספר) לאחות אוטיסטית על רקע מגוריהם בבית הכלא אלקטרז בשנות ה-30.
פרנל פלמל מ"הסודות של ניקולס פלמל בן האלמוות" נכלא באלקטרז.
הספר "איש הציפורים מאלקטרז" (1955) של תומאס יוג'ין גאדיס .
"הפריצה לאלקטרז" בכיכובם של שון קונרי וניקולס קייג'.
"הבריחה מאלקטרז" בכיכובו של קלינט איסטווד.
"רצח מדרגה ראשונה" בכיכובם של קווין בייקון וכריסטיאן סלייטר.
"איש הציפורים מאלקטרז" על פי ספר בשם זה, של הבמאי ג'ון פרנקנהיימר ובכיכובו של ברט לנקסטר.
סדרת הטלוויזיה אלקטרז עוסקת בהופעה מחדש של אסירים וסוהרים שנעלמו מאלקטרז 50 שנה לפני תחילת הסדרה ובחקירה הפדרלית של האירוע.
סדרת ספרי הקומיקס לילדים, אלקטרז מאת אברהם אוחיון, מבוססת על הכלא.
בסדרה מתואר איך אסיר יהודי חף מפשע שנכלא באלקטרז מצליח לברוח בעזרת המוסד הישראלי.
האי Rebirth island בסדרת משחקי הווידאו Call of Duty מעוצב בצורה של האי אלקטרז.
אלקטרוניקה ספרתית (דיגיטלית) הוא תחום המשלב עיבוד אותות ספרתי ותכנון מכשירים אלקטרוניים המשמשים ליצירת אותות ועיבוד שלהם.
מעגלים אלקטרוניים מבוססים על רמות מתח בדידות.
מעגלים ספרתיים נמצאים בבסיסם של מוצרים דיגיטליים כגון מחשב, מחשבון, טלפון סלולרי, שעון דיגיטלי ועוד, ולמעשה מצויים ברוב המכשירים החשמליים בעולם.
בניגוד למעגלים אנלוגיים, במעגל דיגיטלי אין חשיבות לרמת המתח המדויקת, אלא רק להיותה גבוהה או נמוכה מסף מסוים.
נהוג להגדיר תחום מתח גבוה, תחום מתח נמוך, ו"אזור לא חוקי" ביניהם, על מנת למנוע מצב של אי בהירות.
רמת מתח גבוהה נקראת "אחד לוגי", ורמת מתח נמוכה נקראת "אפס לוגי".
מעגל דיגיטלי בסיסי הוא שער לוגי, המבצע פעולה לוגית פשוטה (כמו "או", "וגם" או "לא"), פעולה שממנה ניתן לבנות מערכת המבצעת פעולות מורכבות יותר.
האלקטרוניקה הדיגיטלית התפתחה בד בבד עם המחקר בתחום המוליכים למחצה.
רכיבי האלקטרוניקה הדיגיטלית הראשונים ממוליכים למחצה מומשו על ידי טכנולוגיה שנקראת "לוגיקת נגד-טרנזיסטור" (RTL).
טכנולוגיות מתקדמות יותר היו "לוגיקת דיודה-טרנזיסטור" (DTL) ו"לוגיקת טרנזיסטור-טרנזיסטור" (TTL).
האחרונה הייתה הנפוצה ביותר במהלך שנות ה-80 ובתחילת שנות ה-90 של המאה העשרים, אולם כיום הטכנולוגיה הנפוצה ביותר היא CMOS, בזכות המהירות, הצפיפות הגבוהה וצריכת ההספק הנמוכה שלה.
אלקטרונים בלתי קושרים או זוג אלקטרונים לא קושר הם מונחים בכימיה המתארים זוג של אלקטרונים המאכלסים אורביטל מולקולרי בקליפת הערכיות של אטום, שאינם משתתפים בקשר כימי.
זוג האלקטרונים מאכלס את האורביטל על פי כלל פאולי, כך שלכל אלקטרון ספין הפוך.
לעיתים קרובות, זוגות האלקטרונים הם בעלי צפיפות מטען שלילי גבוהה ולכן עשויים להפגין תכונות של נוקלאופילים או בסיסי לואיס ולהשתתף בתגובות כימיות שונות.
אלקטרונים בלתי-קושרים מבטאים לרוב קטביות שלילית בשל צפיפות מטען גבוהה, ונמצאים קרוב יותר לגרעין האטום בממוצע מאשר אלקטרונים קושרים.
נוכחות של אלקטרונים בלתי-קושרים מקטינה את זווית הקשר בין אלקטרונים קושרים.
כמו כן, הם משמשים עבור יצירת קשר קואורדנטיבי.
זוג יחיד של אלקטרונים בלתי-קושרים נמצא בתרכובות של יסודות מהטור החמישי, כמו אמוניה.
שני זוגות של אלקטרונים בלתי-קושרים נמצא בתרכובות של יסודות מהטור השישי, כמו חמצן במים.
ההלוגנים יכולים להיות עם שלשה אלקטרונים בלתי-קושרים, לדוגמה במימן כלורי (HCl).
אלקטרופיזיולוגיה היא תחום מחקר בביולוגיה המאופיין במדידת זרמים חשמליים או שינויים במתח חשמלי בתכשירים ביולוגיים או בבני אדם באמצעות אלקטרודות.
ביונקים, שתי רקמות מייצרות זרמים חשמליים ושינויי מתח כחלק מתפקודן: מערכת העצבים והשרירים.
לפיכך, עיקרו של התחום החל להתפתח במאה העשרים מתוך התחום של מדעי העצב (נוירוביולוגיה) ופיזיולוגיה של הלב.
נושא המטען החשמלי בגוף החי הוא היון, כלומר אטום שיש לו חוסר או עודף של אלקטרון אחד או יותר בקליפה החיצונית.
מאחר שהסביבה התאית היא מימית, מלחים של תרכובות שונות מתמוססים במים, וכתוצאה מכך נוצרים יונים חיוביים ושליליים המוקפים במולקולות מים (יונים ממוימים), ומסוגלים לנוע בתמיסה באופן חופשי.
היונים העיקריים שתנועתם דרך קרומי התא מייצרת את הפעילות החשמלית הם אשלגן, נתרן, כלור וסידן.
קרומי התאים בנויים מולקולות שומניות שאינן חדירות ליונים, ותנועה זו מתקיימת רק דרך מבנים חלבוניים, תעלות יונים, באופן מבוקר.
תנועת היונים דרך קרומי התא והבדלי הריכוז שלהם בין האזורים החוץ תאיים והתוך תאיים יוצרים הבדלי פוטנציאליים חשמליים בין פנים וחוץ התא (ערך אופייני בתא שריר הוא כ־90 - מיליוולט).
בהתאפשר זרימה של יונים דרך קרום התא (ממברנת התא) ייווצר זרם חשמלי הניתן למדידה.
זרמים אלו והשינויים שהם גורמים להפרש המתחים בין פנים וחוץ התא ניתנים למדידה בעזרת סדרה של טכניקות אלקטרופיזיולוגיות.
החדירות (ובהתאם המוליכות החשמלית) של ה"תעלות" למעבר יונים, שונה מיון ליון ויכולה להיות מותנה במתח התא או בחומר (הורמון, מוליך עצבי) המתחבר אליהן.
ניתן להציג מודל חשמלי (הנקרא מודל הודג'קין-הקסלי) לקרום התא כמעגל חשמלי שיש לו קבל ונגד מקבילים.
הקבל מייצג את חלוקת המטענים משני צדי הקרום ואילו הנגד מייצג את המוליכות החשמלית של "תעלות היונים".
על כך זכו בפרס נובל בשנת 1963.
מדידת המתחים והזרמים על ידי אלקטרודות נעשית בעזרת כלים אלקטרונים כדוגמת משקף תנודות (אוסצילוסקופ) לאחר הגברה בסדרת מגברים רגישים.
בגלל רמת האות הקטנה דרושה זהירות רבה להפקת אותות נקיים ללא "רעש אלקטרוני" דבר המחייב עבודה בתוך כלוב פאראדיי והארקות שונות.
ניתן להפריד את שיטות העבודה באופן גס לשתיים: רישומים מתבחינים ביולוגים המתקיימים במעבדה בתבחינים מבודדים in vitro ובשיטות מדידה מאיבר שלם ומתפקד in vivo.
רישום המתבצע על ידי שתי אלקטרודות מתכת המצופות בכסף כלורי והמונחות במרחק זמ"ז מחוץ לתא עצב או שריר בסמוך לממברנה.
עם התקדמות פוטנציאל הפעולה הוא נרשם בזמנים שונים על ידי שתי האלקטרודות ברמות מתח חשמלי שונות.
זוהי טכניקת רישום פשוטה המאפשרת רישום פעילות חשמלית של תא בודד על ידי זיהוי פוטנציאל הפעולה שלו, או של אוכלוסייה גדולה של תאים באמצעות רישום השדה החשמלי הנוצר על ידי פעילותם.
רישום מתח ושינויי זרם הנעשה על ידי אלקטרודת זכוכית המלאה בתמיסת יונים החודרת את קרום התא ומודדת הפעילות החשמלית עפנ"י קרום התא.
האלקטרודות הן "אלקטרודות חדות", בעלות קוטר בסדר גודל של מיקרון, והן "פוצעות" את קרום התא וחודרות אותו.
קיבוע מתח (Voltage Clamp) היא טכניקה המשמשת לשליטה במתח החשמלי על פני קרום של אזור קטן או איזופוטנציאלי בתא עצב, באמצעות מעגל משוב אלקטרוני.
בדרך כלל, המתח נקבע ברמות שונות בהתאם לרצון הנסיין.
כשמתח הקרום קבוע, מודדים את הזרם שמסופק על ידי המעגל החשמלי כדי לשמור על המתח בכל רמה.
זרם זה שקול לזרם היונים הזורם דרך הקרום בתגובה לשינוי במתח.
ניתן להשתמש בטכניקה זו לגלות פעילות של תעלות יונים הרגישות למתח מסוים (כלומר מופעלות בתחום מתחים מסוים וחדלות בתחום אחר או לאחר זמן מסוים)
בקיבוע הזרם (Current Clamp) קובעים את משרעת הזרם המוזרק דרך מיקרו-אלקטרודה ומודדים את השינוי במתח.
הזרקתה זרם דה-פולריזטורי דרך קרום הנוירון יכולה לגרום להתפתחות פוטנציאל פעולה (אם המתח עובר את סף העירור).
שינויים במתח הקרום גורמים לשינויים במוליכות הקרום, עקב פתיחת תעלות יונים תלויות מתח, אשר מובילים לשינויים בזרמי הנתרן והאשלגן דרך תעלות אלו.
שיטה בה אלקטרודת זכוכית המלאה בתמיסה "מוצמדת" לקרום התא במקום לחדור את קרום התא.
בשיטה זאת אפשר לרשום פעילות חשמלית של מספר מצומצם ביותר של "תעלות יונים.
הטכניקה הזו מכונה רישום פיסה ובאנגלית "Patch Clamp" .
בשיטה זו נוצר מגע הדוק בין האלקטרודה אל הממברנה והתנגדות גדולה כך שכאשר פיסת ממברנה מבודדץ אחוזה באלקטרודה אפשר לרשום זרמים של תעלות יחידות.
על פיתוח שיטת קיבוע הפיסה קבלו ברט סקמן (Bert Sakmann) וארווין נהר (Erwin Neher) פרס נובל לרפואה ופיזיולוגיה בשנת 1991 בתצורות שונות של קיבוע פיסה ניתן לבחון מאפיינים רבים של פעילות התעלה ואת רגישותה לחומרים שונים.
קיימות ארבע קונפיגורציות של רישום הפיסה:
1: התא המחובר (cell attached): פיסת ממברנה נשאבת אלתוך האלקטרודה ואפשר לרשום תעלות יחידות.
2: התא השלם (whole cell): קריעת פיסת הממברנה האחוזה באלקטרוד וכך אפשר לרשום את הזרם מהתא השלם כמו ברישום תוך תאי.
3: פיסה פנים-חוץ (inside-out patch) קריעת פיסת הממברנה האחוזה באלקטרודה כך שהשפה הפנימית של הקום פונה אל התמיסה החיצונית.