Was sind sie
Was sind Elektrolyte?
Elektrolyte - Singular: Elektrolyt - sind definiert als: Substanzen, die in einer elektrisch leitenden Lösung erzeugt und in einem polaren Lösungsmittel, beispielsweise Wasser, gelöst werden.
Im medizinischen Bereich nimmt diese chemische Definition eine spezifischere Rolle ein. Die Elektrolyte des menschlichen Körpers sind in der Tat: die Substanzen - hauptsächlich ionische -, die in den physiologischen Flüssigkeiten verteilt sind, intra- und extrazellulär, einschließlich: Cytosol, Zwischenräume, cerebrospinale Matrix, Plasma / Blutserum, Lymphflüssigkeit usw .; Sie neigen nicht nur dazu, sich in denselben Kompartimenten kraftvoll auszubalancieren, sondern interagieren auch zwischen Umgebungen, die durch Gewebe, Zellen und daher Membranen biologisch getrennt sind. An der Basis der Homöostase, also der Gesundheit und des Lebens selbst, befindet sich die Kontrolle und Ausbeutung der Elektrolyte durch den Körper.
Der Mann erwirbt die Elektrolyte mit der Nahrung und sie entsprechen oder gehören zu denen, die wir im Allgemeinen als Mineralsalze bezeichnen .
Wussten Sie, dass ...
Das Wort "Elektrolyt" kommt aus dem Griechischen "lytós", was "auflösbar" bedeutet.
Wie reagieren Elektrolyte?
Die gelösten Elektrolyte trennen sich in Kationen und Anionen - die im ersten Fall eine positive und im zweiten eine negative elektrische Ladung aufweisen - und dispergieren sich im Verhältnis zu den chemisch-physikalischen Mechanismen des Falles gleichmäßig im Lösungsmittel. Elektrisch gesehen wird eine so strukturierte Lösung im Gleichgewicht als neutral bezeichnet . Wenn an diese Lösung ein elektrisches Potential angelegt wird, werden die Kationen der Lösung von der elektronenreichen Elektrode angezogen, während die Anionen von der elektronenarmen Elektrode angezogen werden. Die Bewegung von Anionen und Kationen in entgegengesetzte Richtungen innerhalb der Lösung entspricht einem Strom . Dies schließt die meisten löslichen Salze, Säuren und Basen ein. Sogar bestimmte Gase wie Salzsäure (HCl) können sich unter Bedingungen hoher Temperatur und / oder niedrigen Drucks genau wie Elektrolyte verhalten. Elektrolytlösungen können auch durch Auflösen verschiedener biologischer Polymere erhalten werden - beispielsweise DNA, Polypeptide - und Kunststoffe - beispielsweise sulfoniertes Polystyrol - die daher als Polyelektrolyte bezeichnet werden - enthalten geladene funktionelle Gruppen. Nach diesen Grundsätzen erhält eine in Ionen zerfallende Lösung die Fähigkeit, Elektrizität zu leiten. Natrium, Kalium, Chlorid, Calcium, Magnesium und Phosphat sind Beispiele für Elektrolyte, die informell auch als " Streitereien " bezeichnet werden.
Geschichte
1884 erklärte Svante Arrhenius, dass die kristallinen, festen Salze beim Auflösen in gekoppelte geladene Teilchen zerfallen; Für seine Dissertation erhielt Arrhenius 1903 den Nobelpreis für Chemie. Die Erklärung verdeutlichte, dass Salz bei der Bildung einer Lösung in geladene Teilchen zerfällt - denen Michael Faraday vor vielen Jahren den Namen "Ionen" gegeben hatte. Faradays Überzeugung war, dass im Elektrolyseprozess Ionen erzeugt werden könnten; Arrhenius schlug stattdessen vor, dass die Salzlösungen auch in Abwesenheit von elektrischem Strom Ionen enthalten könnten, was definiert, dass die chemischen Reaktionen in Lösung Reaktionen zwischen Ionen sind.
Wie entstehen Elektrolyte?
Elektrolytlösungen entstehen normalerweise, wenn ein Salz in ein lösungsmittelähnliches Wasser gegeben wird und die einzelnen Komponenten aufgrund der thermodynamischen Wechselwirkungen zwischen lösungsmittel- und gelösten Molekülen in einem als " Solvatation " bezeichneten Prozess dissoziieren. Wenn beispielsweise Kochsalz - Natriumchlorid (NaCl) - in Wasser gegeben wird, löst sich das Salz - das eine feste Konsistenz aufweist - in seinen Ionenbestandteilen gemäß der Dissoziationsreaktion auf:
NaCl (s) → Na + (aq) + Cl- (aq)
Es ist auch möglich, dass bestimmte Substanzen, also nicht unbedingt Salze, mit wasserbildenden Ionen reagieren. Beispielsweise erzeugt das in Wasser gelöste Kohlendioxidgas oder Kohlendioxid (CO2) eine Lösung, die Hydroniumionen (H3O +), Carbonat und Hydrogencarbonat (HCO3-) enthält.
Geschmolzene Salze können der Flüssigkeit die Fähigkeit verleihen , Elektrizität zu leiten . Insbesondere ionische Flüssigkeiten, die aus geschmolzenen Salzen mit einem Schmelzpunkt von weniger als 100 ° C bestehen, sind hochleitfähige nichtwässrige Elektrolyte und finden daher zunehmend Anwendung in Brennstoffzellen und Batterien.
Ein Elektrolyt in einer Lösung kann als konzentriert beschrieben werden, wenn er eine hohe Ionenkonzentration aufweist, oder als verdünnt, wenn er eine niedrige Konzentration aufweist. Wenn ein hoher Anteil des gelösten Stoffes unter Bildung freier Ionen dissoziiert, ist der Elektrolyt stark ; Wenn der größte Teil des gelösten Stoffes nicht dissoziiert, ist der Elektrolyt schwach . Die Eigenschaften von Elektrolyten können ausgenutzt werden, indem in der Lösung enthaltene Bestandteile und / oder Verbindungselemente durch Elektrolyse extrahiert werden.
Die Erdalkalimetalle bilden Hydroxide, die aufgrund der starken Anziehung zwischen ihren Ionenbestandteilen starke Elektrolyte mit begrenzter Wasserlöslichkeit sind. Dies beschränkt ihre Anwendung auf Situationen, in denen keine hohe Löslichkeit erforderlich ist.
Physiologie
Bedeutung von Elektrolyten in der Physiologie
In der Physiologie sind die Primärionen von Elektrolyten:
- Natrium (Na +)
- Kalium (K +)
- Calcium (Ca2 +)
- Magnesium (Mg2 +)
- Chlorid (Cl-)
- Hydrogenphosphat (HPO42-)
- Hydrogencarbonat (HCO3-).
Die Symbole für die elektrische Ladung plus (+) und minus (-) zeigen an, dass die Substanz ionischer Natur ist und eine durch chemische Dissoziation verursachte ungleichmäßige Verteilung der Elektronen aufweist. Natrium ist der Hauptelektrolyt in extrazellulären Flüssigkeiten und Kalium der intrazelluläre Hauptelektrolyt. beide sind am Flüssigkeitshaushalt und an der Blutdruckkontrolle beteiligt .
Alle bekannten Formen mit höherer Lebensdauer erfordern ein dünnes und komplexes Elektrolytgleichgewicht zwischen intrazellulärer und extrazellulärer Umgebung. Insbesondere die Aufrechterhaltung präziser osmotischer Gradienten von Elektrolyten nimmt eine grundlegende Rolle ein. Diese Gradienten beeinflussen und regulieren die Flüssigkeitszufuhr und den Blut- pH-Wert des Körpers und sind für die Nerven- und Muskelfunktion von entscheidender Bedeutung . Es gibt verschiedene Mechanismen in lebenden Spezies, die die Konzentrationen verschiedener Elektrolyte unter strenger Kontrolle halten .
Sowohl Muskelgewebe als auch Neuronen gelten als elektrische Gewebe des Körpers. Muskeln und Neuronen werden durch die elektrolytische Aktivität zwischen der extrazellulären oder interstitiellen Flüssigkeit und der intrazellulären Flüssigkeit aktiviert. Elektrolyte können durch spezialisierte Proteinstrukturen in Plasmamembranen, die als Ionenkanäle bezeichnet werden, in Zellen eintreten oder aus diesen austreten. Zum Beispiel hängt die Muskelkontraktion von der Anwesenheit von Calcium (Ca2 +), Natrium (Na +) und Kalium (K +) ab. Ohne ausreichende Mengen dieser Schlüsselelektrolyte können Anomalien wie Muskelschwäche oder sogar unwillkürliche Kontraktionen auftreten.
Das Elektrolytgleichgewicht wird durch die Ernährung und verschiedene physiologische Mechanismen, die durch die Hormone reguliert werden, aufrechterhalten, die im Allgemeinen mit der Nierenfunktion in Wechselwirkung stehen, die dazu neigt, überschüssige Elektrolyte - mit dem Urin - zu eliminieren und die Defizite so weit wie möglich zu bewahren, indem sie deren Ausstoß vermeiden. Beim Menschen wird die Elektrolythomöostase durch verschiedene Hormone wie Antidiuretika, Aldosteron und Nebenschilddrüsenhormone reguliert.
Medizin
Medizinische Verwendung von Elektrolyten
In der Medizin werden Elektrolyte verwendet, wie Nahrungsergänzungsmittel oder sogar intravenöse Injektionen - obwohl immer in Lösung -, wenn eine Person ein Ungleichgewicht aufweist. Dies kann leicht oder schwer sein und wird häufig durch Erbrechen, Durchfall, übermäßiges Schwitzen, Unterernährung, intensive sportliche Aktivitäten usw. verursacht.
Auf dem Markt sind Ergänzungsmittel zum Verdünnen oder Elektrolytlösungen erhältlich, insbesondere für Kinder und ältere Patienten sowie für Sportler. Die Elektrolytüberwachung ist besonders wichtig bei der Behandlung von Anorexie und Bulimie .
Schwerwiegende Elektrolytstörungen, wie Dehydration und Hyperhydratation, können zu kardialen und neurologischen Komplikationen und, sofern sie nicht schnell behoben werden, zu einem potenziell tödlichen medizinischen Notfall führen.
Elektrolytmessung
Die Elektrolytmessung ist ein weit verbreitetes diagnostisches Verfahren, das durch Blutuntersuchungen mit ionenselektiven Elektroden oder durch Urinuntersuchungen durch Labortechniker durchgeführt wird. Es ist jedoch gut daran zu erinnern, dass die Interpretation der einzelnen Werte ohne eine Bewertung der klinischen Vorgeschichte nicht besonders nützlich ist. Die am häufigsten gemessenen Elektrolyte sind Natrium und Kalium. Chlorspiegel werden fast ausschließlich zur Beurteilung von arteriellen Blutgasen bestimmt, da sie untrennbar mit dem Natriumspiegel verbunden sind. Ein besonders wichtiger Test, der an Urin durchgeführt wird, ist der Test des spezifischen Gewichts, um das Einsetzen von Elektrolytungleichgewichten zu bestimmen.
Rehydrierung
Elektrolyte und Rehydration
Bei der oralen Rehydrationstherapie - wir erinnern Sie daran, dass Dehydration als eines der Elektrolytungleichgewichte oder ein damit zusammenhängender Zustand angesehen wird - werden Elektrolytgetränke mit Natrium- und Kaliumsalzen verabreicht, um sowohl die Körperwasser- als auch die Elektrolytkonzentration wiederherzustellen. Dies tritt insbesondere bei Austrocknung auf, die verursacht wird durch:
- Unterernährung
- Diaphorese - zu starkes Schwitzen - verursacht durch intensive und längere körperliche Betätigung, ungünstige Wetterbedingungen oder beides
- Übermäßiger Alkoholkonsum
- Durchfall
- Erbrechen
- Vergiftungen und etwaige Komplikationen.
Sportler, die unter extremen Bedingungen trainieren - drei oder mehr Stunden hintereinander, wie dies beispielsweise bei Marathons oder Triathlons der Fall ist - und die keine Elektrolyte zu sich nehmen, riskieren Dehydration oder Hyponatriämie - Mangel an Natrium im Blut.
Ein Beispiel für ein Elektrolytgetränk, das bequem zu Hause hergestellt werden soll, kann sein: Wasser, Saccharose und Tafelsalz, vorausgesetzt, die Mengenverhältnisse sind angemessen . Alternativ sind verschiedene Formulierungen auf dem Markt erhältlich, sowohl trocken als auch gebrauchsfertig - auch für veterinärmedizinische Zwecke.
Elektrolyte kommen häufig in Lebensmitteln vor. Für genauere Informationen zu den Nährstoffquellen Natrium, Kalium, Magnesium, Kalzium und Chlor wird empfohlen, die entsprechenden Artikel zu lesen. Wenn man bedenkt, dass Natrium und Chlor in der westlichen Ernährung im Überfluss vorhanden sind - angesichts des häufigen Einsatzes von Tafelsalz - und dass Magnesium und Kalium die im Durchschnitt am meisten mangelhaften Elektrolyte sind, kann es ratsam sein, den Verzehr von Gemüse und Obst zu erhöhen - auch Säfte - Milch, Ölsaaten und Sportgetränke.
