Τι είναι;
Τι είναι οι ηλεκτρολύτες;
Ηλεκτρολύτες - ενιαίοι: ηλεκτρολύτες - ορίζονται ως: ουσίες που παράγονται σε ένα ηλεκτρικά αγώγιμο διάλυμα και διαλύονται σε πολικό διαλύτη, για παράδειγμα νερό.
Στον ιατρικό τομέα, αυτός ο χημικός ορισμός παίρνει έναν ειδικότερο ρόλο. οι ηλεκτρολύτες του ανθρώπινου σώματος είναι στην πραγματικότητα: οι ουσίες - κυρίως ιονικές - διασκορπισμένες στα φυσιολογικά υγρά, ενδο- και εξωκυτταρικά, όπως: κυτοσόλιο, διάκενα, εγκεφαλονωτιαία μήτρα, ορός πλάσματος / αίματος, λεμφικό υγρό κλπ. δεν τείνουν μόνο να εξισορροπήσουν σθεναρά τα ίδια διαμερίσματα, αλλά επίσης να αλληλεπιδρούν μεταξύ περιβαλλόντων που βιολογικά διαχωρίζονται από τους ιστούς, τα κύτταρα και επομένως τις μεμβράνες. Στη βάση της ομοιόστασης, επομένως της υγείας και της ίδιας της ζωής, υπάρχει ο έλεγχος και η εκμετάλλευση ηλεκτρολυτών από το σώμα.
Ο άνθρωπος αποκτά τους ηλεκτρολίτες με τη διατροφή και αντιστοιχούν, ή ανήκουν, σε εκείνους που γενικά ορίζουν μεταλλικά άλατα .
Ξέρετε ότι ...
Η λέξη "ηλεκτρολύτης" προέρχεται από το ελληνικό "lytós", που σημαίνει "ικανό να διαλύεται".
Πώς αντιδρούν οι ηλεκτρολύτες;
Οι διαλελυμένοι ηλεκτρολύτες χωρίζονται σε κατιόντα και ανιόντα - τα οποία έχουν ηλεκτρική φόρτιση αντίστοιχα θετική στην πρώτη περίπτωση και αρνητικά στο δεύτερο - και διασκορπίζονται, σε σχέση με τους χημικο-φυσικούς μηχανισμούς της θήκης, ομοιόμορφα στον διαλύτη. Από ηλεκτρική άποψη, μια λύση τόσο δομημένη, σε ισορροπία, ονομάζεται ουδέτερη . Εάν εφαρμοστεί ένα ηλεκτρικό δυναμικό σε αυτό το διάλυμα, τα κατιόντα του διαλύματος έλκονται από το πλούσιο σε ηλεκτρόνιο ηλεκτρόδιο, ενώ τα ανιόντα έλκονται από το ηλεκτρόδιο με φθορές ηλεκτρονίων . Η κίνηση ανιόντων και κατιόντων σε αντίθετες κατευθύνσεις μέσα στην λύση είναι ισοδύναμη με ένα ρεύμα . Αυτό περιλαμβάνει τα περισσότερα διαλυτά άλατα, οξέα και βάσεις. Ακόμη και ορισμένα αέρια, όπως το υδροχλωρικό οξύ (HCl), σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και / ή χαμηλής πίεσης μπορούν να συμπεριφέρονται ακριβώς όπως οι ηλεκτρολύτες. Ηλεκτρολυτικά διαλύματα μπορούν επίσης να ληφθούν με τη διάλυση διαφόρων βιολογικών πολυμερών - για παράδειγμα ϋΝΑ, πολυπεπτίδια - και συνθετικά - για παράδειγμα σουλφονωμένο πολυστυρένιο - τα οποία επομένως ονομάζονται πολυηλεκτρολύτες - περιέχουν φορτισμένες λειτουργικές ομάδες. Σύμφωνα με αυτές τις αρχές, μια λύση που διασπάται στα ιόντα αποκτά την ικανότητα να διεξάγει ηλεκτρική ενέργεια. Το νάτριο, το κάλιο, το χλωριούχο, το ασβέστιο, το μαγνήσιο και το φωσφορικό άλας είναι παραδείγματα ηλεκτρολυτών, ανεπίσημα γνωστών ακόμη και ως « καυγάδες ».
ιστορία
Το 1884 ο Svante Arrhenius εξήγησε ότι τα κρυσταλλικά, στερεά άλατα, όταν διαλύονται, αποσυντίθενται σε συζευγμένα φορτισμένα σωματίδια. για τη διατριβή του, ο Arrhenius κέρδισε το βραβείο Νόμπελ για τη χημεία το 1903. Η εξήγηση διευκρίνισε ότι, στη διαμόρφωση μιας λύσης, το άλας διαχωρίζεται στα φορτισμένα σωματίδια - στα οποία ο Michael Faraday είχε δώσει το όνομα «ιόντα» πολλά χρόνια πριν. Η πίστη του Faraday ήταν ότι ιόντα θα μπορούσαν να παραχθούν στη διαδικασία ηλεκτρόλυσης. Ο Arrhenius αντ 'αυτού πρότεινε ότι, ακόμη και απουσία ηλεκτρικού ρεύματος, τα διαλύματα αλάτων μπορεί να περιέχουν ιόντα, ορίζοντας ότι οι χημικές αντιδράσεις στο διάλυμα είναι αντιδράσεις μεταξύ ιόντων.
Πώς σχηματίζονται ηλεκτρολύτες;
Τα ηλεκτρολυτικά διαλύματα σχηματίζονται κανονικά όταν τοποθετείται ένα άλας σε νερό που μοιάζει με διαλύτη και τα μεμονωμένα συστατικά αποσυντίθενται λόγω των θερμοδυναμικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ μορίων διαλύτη και διαλυτής ουσίας, σε μια διαδικασία που ονομάζεται " διαλυτοποίηση ". Για παράδειγμα, όταν το αλάτι - χλωριούχο νάτριο (NaCl) - τίθεται σε νερό, το άλας - το οποίο έχει μια σταθερή σύσταση - διαλύεται στα συστατικά του ιόντα, σύμφωνα με την αντίδραση αποσύνθεσης:
NaCl (s) → Na + (aq) + Cl- (aq)
Είναι επίσης πιθανό ότι ορισμένες ουσίες, επομένως όχι απαραίτητα άλατα, αντιδρούν με ιόντα που παράγουν νερό. Για παράδειγμα, το αέριο διοξείδιο του άνθρακα ή το διοξείδιο του άνθρακα (CO2), που διαλύεται σε νερό, παράγει ένα διάλυμα που περιέχει ιόντα υδρογόνου (H3O +), ανθρακικό και όξινο ανθρακικό (HCO3-).
Τα τετηγμένα άλατα μπορούν να δώσουν στο υγρό την ικανότητα να διεξάγει ηλεκτρική ενέργεια . Συγκεκριμένα, τα ιοντικά υγρά, τα οποία αποτελούνται από τηγμένα άλατα που έχουν σημείο τήξης μικρότερο από 100 ° C, είναι πολύ αγώγιμοι μη υδατικοί ηλεκτρολύτες και συνεπώς βρίσκουν όλο και περισσότερο εφαρμογή σε κυψέλες καυσίμου και μπαταρίες.
Ένας ηλεκτρολύτης σε ένα διάλυμα μπορεί να περιγραφεί ως συμπυκνωμένος εάν έχει υψηλή συγκέντρωση ιόντων ή αραιώνεται αν έχει χαμηλή συγκέντρωση. Εάν ένα μεγάλο ποσοστό της διαλελυμένης ουσίας διαχωρίζεται για να σχηματίσει ελεύθερα ιόντα, ο ηλεκτρολύτης είναι ισχυρός . εάν το μεγαλύτερο μέρος της διαλυμένης ουσίας δεν διαχωριστεί, ο ηλεκτρολύτης είναι ασθενής . Οι ιδιότητες των ηλεκτρολυτών μπορούν να αξιοποιηθούν με τη χρήση ηλεκτρόλυσης για την εκχύλιση συστατικών και / ή συστατικών στοιχείων που περιέχονται στο διάλυμα.
Τα αλκαλικά γήινα μέταλλα σχηματίζουν υδροξείδια τα οποία είναι ισχυροί ηλεκτρολύτες με περιορισμένη διαλυτότητα στο νερό, λόγω της ισχυρής έλξης μεταξύ των συστατικών τους ιόντων. Αυτό περιορίζει την εφαρμογή τους σε καταστάσεις όπου δεν απαιτείται υψηλή διαλυτότητα.
φυσιολογία
Σημασία ηλεκτρολυτών στη φυσιολογία
Στη φυσιολογία, τα κύρια ιόντα των ηλεκτρολυτών είναι:
- Νάτριο (Na +)
- Κάλιο (Κ +)
- Το ασβέστιο (Ca2 +)
- Μαγνήσιο (Mg2 +)
- Χλωριούχο (Cl-)
- Φωσφορικό υδρογόνο (HPO42-)
- Ανθρακικό υδρογόνο (HCO3-).
Τα σύμβολα ηλεκτρικού φορτίου συν (+) και μείον (-) υποδηλώνουν ότι η ουσία είναι ιονικής φύσης και έχει μη ισορροπημένη κατανομή ηλεκτρόνων που προκαλείται από χημική διάσταση. Το νάτριο είναι ο κύριος ηλεκτρολύτης που βρίσκεται στα εξωκυτταρικά υγρά και το κάλιο είναι ο κύριος ενδοκυτταρικός ηλεκτρολύτης. και οι δύο εμπλέκονται στην ισορροπία υγρών και τον έλεγχο της πίεσης του αίματος
Όλες οι γνωστές ανώτερες μορφές ζωής απαιτούν μια λεπτή και πολύπλοκη ισορροπία ηλεκτρολυτών μεταξύ των ενδοκυττάριων και εξωκυτταρικών περιβαλλόντων. Συγκεκριμένα, η διατήρηση ακριβών οσμωτικών βαθμίδων ηλεκτρολυτών παίρνει θεμελιώδη ρόλο. Αυτές οι κλίσεις επηρεάζουν και ρυθμίζουν την ενυδάτωση του σώματος και το ρΗ του αίματος και είναι απαραίτητες για τη λειτουργία των νεύρων και των μυών . Υπάρχουν διάφοροι μηχανισμοί στα ζωντανά είδη που κρατούν τις συγκεντρώσεις διαφορετικών ηλεκτρολυτών υπό αυστηρό έλεγχο .
Τόσο ο μυϊκός ιστός όσο και οι νευρώνες θεωρούνται οι ηλεκτρικοί ιστοί του σώματος. Οι μύες και οι νευρώνες ενεργοποιούνται από την ηλεκτρολυτική δραστηριότητα μεταξύ του εξωκυτταρικού ή του ενδιάμεσου υγρού και του ενδοκυτταρικού υγρού. Οι ηλεκτρολύτες μπορούν να εισέρχονται ή να εξέρχονται από τα κύτταρα μέσω εξειδικευμένων πρωτεϊνικών δομών που ενσωματώνονται σε μεμβράνες πλάσματος που ονομάζονται κανάλια ιόντων Για παράδειγμα, η συστολή των μυών εξαρτάται από την παρουσία ασβεστίου (Ca2 +), νατρίου (Na +) και καλίου (K +). Χωρίς επαρκή επίπεδα αυτών των βασικών ηλεκτρολυτών, μπορεί να εμφανιστούν ανωμαλίες όπως μυϊκή αδυναμία ή ακόμη και ακούσιες συστολές .
Η ισορροπία των ηλεκτρολυτών διατηρείται με τη διατροφή και τους διάφορους φυσιολογικούς μηχανισμούς που ρυθμίζονται από τις ορμόνες, οι οποίες γενικά αλληλεπιδρούν με τη νεφρική λειτουργία, η οποία τείνει να εξαλείψει τους υπερβολικούς ηλεκτρολύτες - με τα ούρα - και να διατηρήσει όσο το δυνατόν περισσότερο τους ανεπαρκείς αποφεύγοντας την απέλαση τους. Στον άνθρωπο, η ομοιόσταση ηλεκτρολυτών ρυθμίζεται από διάφορες ορμόνες όπως αντιδιουρητικά, αλδοστερόνη και παραθυρεοειδείς ορμόνες.
ιατρική
Ιατρική χρήση ηλεκτρολυτών
Στην ιατρική, χρησιμοποιούνται ηλεκτρολύτες, όπως τα συμπληρώματα διατροφής ή ακόμη και η ενδοφλέβια ένεση - αν και πάντα σε λύση - όταν ένα άτομο παρουσιάζει μια ανισορροπία του ίδιου. αυτό, το οποίο μπορεί να είναι ήπιο ή σοβαρό, προκαλείται συχνά από: εμετό, διάρροια, υπερβολική εφίδρωση, υποσιτισμό, έντονη αθλητική δραστηριότητα κ.λπ.
Στην αγορά διατίθενται συμπληρώματα διαλυμάτων ή διαλύματα ηλεκτρολυτών, ιδιαίτερα για παιδιά και ηλικιωμένους ασθενείς, καθώς και για τους αθλητές. Η παρακολούθηση των ηλεκτρολυτών είναι ιδιαίτερα σημαντική στη θεραπεία της ανορεξίας και της νευρικής βουλιμίας .
Οι σοβαρές διαταραχές του ηλεκτρολύτη, όπως η αφυδάτωση και η υπερδιέγερση, μπορεί να οδηγήσουν σε καρδιακές και νευρολογικές επιπλοκές και, εκτός εάν επιλυθούν γρήγορα, μια πιθανώς θανατηφόρα ιατρική κατάσταση.
Μέτρηση ηλεκτρολυτών
Η μέτρηση ηλεκτρολυτών είναι μια αρκετά κοινή διαγνωστική διαδικασία, η οποία πραγματοποιείται με ανάλυση αίματος με ηλεκτρόδια επιλεκτικά των ιόντων ή ανάλυση ούρων από εργαστηριακούς τεχνικούς. Είναι ωστόσο καλό να θυμόμαστε ότι χωρίς την αξιολόγηση του κλινικού ιστορικού, η ερμηνεία των μεμονωμένων τιμών δεν είναι ιδιαίτερα χρήσιμη. Οι πιο συχνά μετρημένοι ηλεκτρολύτες είναι το νάτριο και το κάλιο. Τα επίπεδα χλωρίου ανιχνεύονται σχεδόν αποκλειστικά για εκτιμήσεις αερίων αρτηριακού αίματος, καθώς συνδέονται εγγενώς με τα επίπεδα νατρίου. Μια ιδιαίτερα σημαντική δοκιμή που διεξάγεται στα ούρα είναι η δοκιμή ειδικής βαρύτητας για τον προσδιορισμό της εμφάνισης ανισορροπιών ηλεκτρολυτών.
επανενυδάτωση
Ηλεκτρολύτες και επανυδάτωση
Στη θεραπεία της επανυδάτωσης από το στόμα σας υπενθυμίζουμε ότι η αφυδάτωση θεωρείται μία από τις ανισορροπίες των ηλεκτρολυτών ή μια κατάσταση που σχετίζεται με αυτές - χορηγούνται ηλεκτρολυτικά ποτά που περιέχουν άλατα νατρίου και καλίου για να αποκατασταθούν τόσο οι συγκεντρώσεις νερού όσο και ηλεκτρολυτών. Αυτό συμβαίνει ιδιαίτερα σε περίπτωση αφυδάτωσης που προκαλείται από:
- υποσιτισμός
- Διάφορες - πολύ έντονη εφίδρωση - που προκαλείται από έντονη και παρατεταμένη σωματική άσκηση, δυσμενείς καιρικές συνθήκες ή και από τις δύο
- Υπερβολική κατανάλωση αλκοόλ
- διάρροια
- εμετός
- Ελοχίες και τυχόν επιπλοκές.
Οι αθλητές που ασκούν σε ακραίες συνθήκες - για τρεις ή περισσότερες συνεχόμενες ώρες, όπως συμβαίνει για παράδειγμα στους μαραθώνιους ή τους τριαθλούς - και οι οποίοι δεν καταναλώνουν ηλεκτρολύτες κινδυνεύουν από αφυδάτωση ή υπονατριαιμία - έλλειψη νατρίου στο αίμα.
Ένα παράδειγμα ενός ηλεκτρολυτικού ποτού που μπορεί να παραχθεί άνετα στο σπίτι μπορεί να βασίζεται σε: νερό, σακχαρόζη και επιτραπέζιο αλάτι, υπό την προϋπόθεση ότι οι αναλογίες είναι επαρκείς . Εναλλακτικά, στην αγορά διατίθενται διάφορες φόρμουλες, τόσο ξηρές ώστε να αραιώνονται όσο και έτοιμες για χρήση - και για κτηνιατρική χρήση.
Οι ηλεκτρολύτες βρίσκονται συνήθως στα τρόφιμα. για μεγαλύτερη ακρίβεια στις θρεπτικές πηγές νατρίου, καλίου, μαγνησίου, ασβεστίου και χλωρίου, συνιστάται να διαβάσετε τα ειδικά άρθρα. Γενικά, λαμβάνοντας υπόψη ότι το άλας νατρίου και χλωρίου είναι άφθονο στη δυτική διατροφή - δεδομένης της άφθονης χρήσης επιτραπέζιου αλατιού - και ότι οι μέσοι πλέον ανεπαρκείς ηλεκτρολύτες είναι το μαγνήσιο και το κάλιο, μπορεί να είναι σκόπιμο να αυξηθεί η κατανάλωση λαχανικών, φρούτων - επίσης χυμοί - γάλα, ελαιούχοι σπόροι και αθλητικά ποτά.
