Co to jest?
Czym są elektrolity?
Elektrolity - pojedyncze: elektrolit - definiuje się jako: substancje wytwarzane w roztworze przewodzącym elektryczność i rozpuszczane w rozpuszczalniku polarnym, na przykład wodzie.
W dziedzinie medycyny ta definicja chemiczna odgrywa bardziej specyficzną rolę; elektrolitami ludzkiego ciała są w rzeczywistości: substancje - głównie jonowe - rozproszone w płynach fizjologicznych, wewnątrz i zewnątrzkomórkowych, w tym: cytozol, szczeliny, macierz mózgowo-rdzeniowa, osocze / surowica krwi, płyn limfatyczny itp .; nie tylko mają tendencję do silnego równoważenia się w tych samych przedziałach, ale także wchodzą w interakcje między środowiskami biologicznie oddzielonymi przez tkanki, komórki, a zatem i błony. U podstaw homeostazy, a więc zdrowia i samego życia, znajduje się kontrola i eksploatacja elektrolitów przez organizm.
Człowiek nabywa elektolity za pomocą diety i odpowiadają one lub należą do tych, które ogólnie określamy solami mineralnymi .
Czy wiesz, że ...
Słowo „elektrolit” pochodzi od greckiego „lytós”, co oznacza „zdolny do rozpuszczenia”.
Jak reagują elektrolity?
Rozpuszczone elektrolity rozdzielają się na kationy i aniony - które mają ładunek elektryczny odpowiednio dodatni w pierwszym przypadku i ujemny w drugim - i rozpraszają się, w stosunku do mechanizmów fizyko-chemicznych w obudowie, równomiernie w rozpuszczalniku. Mówiąc elektrycznie, rozwiązanie tak skonstruowane w równowadze nazywa się neutralne . Jeśli do tego roztworu zostanie przyłożony potencjał elektryczny, kationy roztworu są przyciągane przez elektrodę bogatą w elektrony, podczas gdy aniony są przyciągane przez elektrodę ubogą w elektrony . Ruch anionów i kationów w przeciwnych kierunkach w roztworze jest równoważny prądowi . Obejmuje to większość rozpuszczalnych soli, kwasów i zasad. Nawet pewne gazy, takie jak kwas solny (HCl), w warunkach wysokiej temperatury i / lub niskiego ciśnienia mogą zachowywać się dokładnie jak elektrolity. Roztwory elektrolityczne można również uzyskać przez rozpuszczenie różnych polimerów biologicznych - na przykład DNA, polipeptydów - i syntetycznych - na przykład sulfonowanego polistyrenu - które są zatem nazywane polielektrolitami - zawierają naładowane grupy funkcyjne. Zgodnie z tymi zasadami rozwiązanie, które dysocjuje na jony, uzyskuje zdolność do przewodzenia elektryczności. Sód, potas, chlorek, wapń, magnez i fosforan są przykładami elektrolitów, nieformalnie znanych nawet jako „ kłótnie ”.
historia
W 1884 r. Svante Arrhenius wyjaśnił, że krystaliczne, stałe sole po rozpuszczeniu dysocjują na sprzężone naładowane cząstki; za swoją rozprawę Arrhenius zdobył nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w 1903 r. Wyjaśnienie wyjaśniało, że tworząc roztwór, sól dysocjuje na naładowane cząstki - którym Michael Faraday nadał nazwę „jony” wiele lat wcześniej. Wiara Faradaya była taka, że jony mogą być wytwarzane w procesie elektrolizy; Zamiast tego Arrhenius zaproponował, że nawet przy braku prądu elektrycznego roztwory soli mogą zawierać jony, określając, że reakcje chemiczne w roztworze są reakcjami między jonami.
Jak powstają elektrolity?
Roztwory elektrolityczne zwykle powstają, gdy sól jest umieszczana w wodzie podobnej do rozpuszczalnika - a poszczególne składniki dysocjują ze względu na interakcje termodynamiczne między cząsteczkami rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej, w procesie zwanym „ solwatacją ”. Na przykład, gdy gotuje się sól - chlorek sodu (NaCl) - umieszcza się w wodzie, sól - która ma stałą konsystencję - rozpuszcza się w składowych jonach, zgodnie z reakcją dysocjacji:
NaCl (s) → Na + (aq) + Cl- (aq)
Możliwe jest również, że pewne substancje, a więc niekoniecznie sole, reagują z jonami wytwarzającymi wodę. Na przykład gazowy dwutlenek węgla lub dwutlenek węgla (CO2), rozpuszczający się w wodzie, tworzą roztwór zawierający jony hydroniowe (H3O +), węglan i wodorowęglan (HCO3-).
Stopione sole mogą dawać cieczy zdolność do przewodzenia elektryczności . W szczególności ciecze jonowe, które składają się ze stopionych soli o temperaturze topnienia niższej niż 100 ° C, są wysoce przewodzącymi niewodnymi elektrolitami i dlatego coraz częściej znajdują zastosowanie w ogniwach paliwowych i bateriach.
Elektrolit w roztworze można opisać jako skoncentrowany, jeśli ma wysokie stężenie jonów lub rozcieńczony, jeśli ma niskie stężenie. Jeśli duża część substancji rozpuszczonej dysocjuje tworząc wolne jony, elektrolit jest silny ; jeśli większość substancji rozpuszczonej nie ulega dysocjacji, elektrolit jest słaby . Właściwości elektrolitów można wykorzystać, stosując elektrolizę do ekstrakcji składników składowych i / lub złożonych zawartych w roztworze.
Metale ziem alkalicznych tworzą wodorotlenki, które są silnymi elektrolitami o ograniczonej rozpuszczalności w wodzie, ze względu na silne przyciąganie między ich składowymi jonami. Ogranicza to ich zastosowanie do sytuacji, w których wysoka rozpuszczalność nie jest wymagana.
fizjologia
Znaczenie elektrolitów w fizjologii
W fizjologii pierwszorzędowymi jonami elektrolitów są:
- Sód (Na +)
- Potas (K +)
- Wapń (Ca2 +)
- Magnez (Mg2 +)
- Chlorek (Cl-)
- Fosforan wodoru (HPO42-)
- Węglan wodoru (HCO3-).
Symbole ładunku elektrycznego plus (+) i minus (-) wskazują, że substancja ma charakter jonowy i ma niezrównoważony rozkład elektronów spowodowany dysocjacją chemiczną. Sód jest głównym elektrolitem występującym w płynach pozakomórkowych, a potas jest głównym elektrolitem wewnątrzkomórkowym ; obaj są zaangażowani w równowagę płynów i kontrolę ciśnienia krwi .
Wszystkie znane formy życia wyższego wymagają cienkiej i złożonej równowagi elektrolitowej między środowiskami wewnątrzkomórkowymi i zewnątrzkomórkowymi. W szczególności utrzymanie precyzyjnych gradientów osmotycznych elektrolitów odgrywa zasadniczą rolę. Gradienty te wpływają na regulację nawodnienia organizmu i pH krwi oraz są niezbędne dla funkcjonowania nerwów i mięśni . Istnieją różne mechanizmy w żywych gatunkach, które utrzymują stężenie różnych elektrolitów pod ścisłą kontrolą .
Zarówno tkanka mięśniowa, jak i neurony są uważane za tkanki elektryczne ciała. Mięśnie i neurony są aktywowane przez aktywność elektrolityczną między płynem pozakomórkowym lub śródmiąższowym a płynem wewnątrzkomórkowym. Elektrolity mogą wchodzić lub wychodzić z komórek poprzez wyspecjalizowane struktury białkowe włączone do błon plazmatycznych zwanych kanałami jonowymi . Na przykład skurcz mięśni zależy od obecności wapnia (Ca2 +), sodu (Na +) i potasu (K +). Bez wystarczających poziomów tych kluczowych elektrolitów mogą wystąpić nieprawidłowości, takie jak osłabienie mięśni lub nawet mimowolne skurcze .
Równowaga elektrolitowa jest utrzymywana dzięki diecie i różnym mechanizmom fizjologicznym regulowanym przez hormony, które na ogół oddziałują z czynnością nerek, która ma tendencję do eliminowania nadmiaru elektrolitów - z moczem - i do zachowania jak największej liczby niedoborów unikających ich wydalenia. U ludzi homeostaza elektrolitowa jest regulowana przez różne hormony, takie jak leki antydiuretyczne, aldosteron i hormony przytarczyc .
medycyna
Medyczne zastosowanie elektrolitów
W medycynie stosuje się elektrolity, takie jak suplementacja żywności lub nawet wstrzyknięcie dożylne - choć zawsze w roztworze - gdy dana osoba wykazuje brak równowagi; to, które może być łagodne lub ciężkie, jest często spowodowane przez: wymioty, biegunkę, nadmierne pocenie się, niedożywienie, intensywną aktywność sportową itp.
Na rynku dostępne są suplementy, które mają być rozcieńczone lub roztwory elektrolitowe, w szczególności dla dzieci i osób starszych oraz dla sportowców. Monitorowanie elektrolitów jest szczególnie ważne w leczeniu anoreksji i bulimii .
Ciężkie zaburzenia elektrolitowe, takie jak odwodnienie i nadmierne nawodnienie, mogą prowadzić do powikłań sercowych i neurologicznych oraz, o ile nie zostaną szybko rozwiązane, potencjalnie śmiertelne zagrożenie medyczne.
Pomiar elektrolitu
Pomiar elektrolitu jest dość powszechną procedurą diagnostyczną, przeprowadzaną przez analizę krwi za pomocą elektrod jonoselektywnych lub analizę moczu przez techników laboratoryjnych. Warto jednak pamiętać, że bez oceny historii klinicznej interpretacja pojedynczych wartości nie jest szczególnie przydatna. Najczęściej mierzone elektrolity to sód i potas. Poziomy chloru są wykrywane prawie wyłącznie do oceny gazów krwi tętniczej, ponieważ są one nierozerwalnie związane z poziomami sodu. Szczególnie ważnym testem przeprowadzanym na moczu jest test ciężaru właściwego w celu określenia początku zaburzeń równowagi elektrolitowej.
Rehydracja
Elektrolity i rehydratacja
W doustnej terapii nawadniającej - przypominamy, że odwodnienie jest uważane za jedno z zaburzeń równowagi elektrolitowej lub związany z nimi stan - napoje elektrolityczne zawierające sole sodu i potasu są podawane w celu przywrócenia stężenia wody w organizmie i elektrolitów. Dzieje się tak zwłaszcza w przypadku odwodnienia spowodowanego przez:
- niedożywienie
- Diaforeza - zbyt intensywne pocenie się - spowodowane intensywnym i długotrwałym wysiłkiem fizycznym, niekorzystnymi warunkami pogodowymi lub oboma
- Nadmierne spożycie alkoholu
- biegunka
- wymioty
- Zatrucia i wszelkie powikłania.
Sportowcy, którzy ćwiczą w ekstremalnych warunkach - przez trzy lub więcej kolejnych godzin, jak to ma miejsce na przykład w maratonach lub triathlonach - i którzy nie spożywają elektrolitów, ryzykują odwodnienie lub hiponatremię - brak sodu we krwi.
Przykład napoju elektrolitycznego, który można wygodnie wytwarzać w domu, może być oparty na: wodzie, sacharozie i soli kuchennej, pod warunkiem, że proporcje są odpowiednie . Alternatywnie na rynku dostępne są różne formuły, zarówno suche do rozcieńczenia, jak i gotowe do użycia - również do użytku weterynaryjnego.
Elektrolity są powszechnie spotykane w żywności; w celu uzyskania większej precyzji w zakresie składników odżywczych sodu, potasu, magnezu, wapnia i chloru wskazane jest zapoznanie się z dedykowanymi artykułami. Ogólnie biorąc, biorąc pod uwagę, że sód i chlor są obfite w zachodniej diecie - zważywszy na obfite użycie soli kuchennej - a przeciętny najbardziej niedobór elektrolitów to magnez i potas, wskazane może być zwiększenie spożycia warzyw, owoców - także soki - mleko, nasiona oleiste i napoje sportowe.
