Ηλεκτρολύτες

10 Απριλίου 2016

Χρήσιμες πληροφορίες για τους ηλεκτρολύτες

Οι ηλεκτρολύτες είναι ηλεκτρικά φορτισμένα άτομα ή ομάδες ατόμων που υπάρχουν σε υδατικά διαλύματα. Τα άτομα αυτά είναι γνωστά σαν ιόντα και χωρίζονται σε ανιόντα και κατιόντα.

Τα ανιόντα είναι αρνητικά φορτισμένα και με την επίδραση ηλεκτρικού ρεύματος μεταναστεύουν προς την άνοδο στο θετικό άκρο. Παραδείγματα είναι το χλώριο (Cl^–), το φωσφορικό (PO₄^—), το διττανθρακικό (HCO₃^–) και το θειϊκό (SO₄^—).

Τα κατιόντα είναι θετικά φορτισμένα και κάτω από την επίδραση του ηλεκτρικού ρεύματος μεταναστεύουν προς την κάθοδο, στο αρνητικό άκρο. Παραδείγματα είναι το νάτριο (Na⁺), το κάλιο (K⁺), το ασβέστιο (Ca⁺) και το μαγνήσιο (Mg⁺⁺). Όλα τα μέταλλα είναι κατιόντα όταν είναι παρόντα μέσω αλάτων σε διαλύτη στο σώμα. Το υδρογόνο όταν είναι θετικά φορτισμένο (H⁺) δίνει οξύτητα στο διάλυμα.

Το κυριότερο κατιόν μέσα στα κύτταρα του σώματος είναι το κάλιο (K⁺), αλλά και το μαγνήσιο (Mg⁺⁺) είναι παρόν.

Στα υγρά που περιβάλλουν τα κύτταρα, δηλαδή στα εξωκυττάρια υγρά, το βασικό κατιόν είναι το νάτριο (Na⁺), αλλά υπάρχει και μια μικρή ποσότητα ασβέστιο (Ca⁺).

Επειδή τα ιόντα μπορούν να κινηθούν ελεύθερα δια μέσω των κυτταρικών μεμβρανών, η διατήρηση του νατρίου έξω από τα κύτταρα είναι μια διαδικασία που απαιτεί ενέργεια. Η αντλία νατρίου είναι μηχανισμός με τον οποίο διατηρούνται σταθερά τα επίπεδα του καλίου μέσα στα κύτταρα του σώματος και τα επίπεδα του νατρίου έξω από αυτά. Οι μεμβράνες των κυττάρων είναι διαπερατές και για τα δύο αυτά μέταλλα όταν βρίσκονται σε διάλυση. Οι βαθμίδες κλιμάκωσης της συγκέντρωσης είναι τέτοιες, ώστε το μεν κάλιο τείνει να ρέει προς το εξωτερικό των κυττάρων, το δε νάτριο να ρέει προς το εσωτερικό. Για να διατηρείται το ισοζύγιο υψηλών επιπέδων καλίου μέσα στα κύτταρα και νατρίου έξω από αυτά, απαιτείται ενέργεια η οποία προσφέρεται από την διάσπαση των φωσφορικών δεσμών υψηλής ενέργειας της τριφωσφορικής αδενοσίνης. Τα μέταλλα μεταφέρονται επιβιβασμένα στην γλυκόζη και σε έναν άλλο φορέα. Ορισμένοι παράγοντες μπορούν να επηρεάσουν την αποτελεσματικότητα της αντλίας νατρίου και να την επιβραδύνουν. Ένας από αυτούς είναι ένα φυτοφάρμακο που δρα όπως η δακτυλίτιδα (ouabain). Άλλοι είναι η φλοριζίνη που βρίσκεται στη μηλιά, την αχλαδιά, τη δαμασκηνιά και την κερασιά (δεν υπάρχει στα φρούτα, παρά μόνα στα φυτά). Η βαζοπρεσίνη η νατριοεκκρητική ορμόνη των επινεφριδίων επιβραδύνει, επίσης, την αντλία νατρίου και αυτό αυξάνει την πίεση του αίματος. Στα υπερτασικά άτομα είναι επιβραδυμένη η αντλία νατρίου.

Η διατήρηση αυτού του ισοζυγίου είναι πολύ σημαντική για την εξασφάλιση του σωστού όγκου νερού μέσα και έξω από τα κύτταρα του σώματος. Η ανισορροπία μπορεί να οδηγήσει σε αφυδάτωση ή σε οιδήματα με κατακράτηση νερού.

Όλα τα θετικά φορτισμένα κατιόντα εξουδετερώνονται από ίσο αριθμό αρνητικά φορτισμένων ανιόντων, έτσι ώστε η οξύτητα του υγρού των κυττάρων του σώματος να διατηρείται σχεδόν ουδέτερη.

Η μεταβίβαση των νευρικών ώσεων εξαρτάται από την ισορροπία των ηλεκτρολυτών στην κυτταρική μεμβράνη. Κάθε φορά που ενεργοποιείται ένα νεύρο ή μυς υπάρχει μια φόρτιση ώσεων που επιτρέπει στο νάτριο και το ασβέστιο να εισέλθουν στο κατάλληλο κύτταρο. Ταυτόχρονα το κάλιο και το μαγνήσιο εξέρχονται από το κύτταρο. Από τη στιγμή που θα έχει παρέλθει η ώση, η ιοντική αντλία μπαίνει σε δράση για να αποκαταστήσει την αρχική ισορροπία.

Τα νεύρα τα κινητικά που διεγείρουν την σύσπαση των μυών εξαρτώνται από την σωστή ιοντική αναλογία ασβεστίου και μαγνησίου μέσα στο αίμα. Όταν το ασβέστιο βρίσκεται σε έλλειψη, αυτά τα νεύρα γίνονται υπερευαίσθητα σε ερεθισμούς. Το αποτέλεσμα είναι να προκαλείται τετανία που χαρακτηρίζεται από σπασμούς και τινάγματα των μυών, ιδιαίτερα του προσώπου, των χεριών και των ποδιών.

Οι λειτουργίες των ηλεκτρολυτών

Συντήρηση του ισοζυγίου νερού μέσα στο σώμα (κάλιο και νάτριο)
Συντήρηση της μεταβίβασης των νευρικών ώσεων
Συντήρηση των ομαλών συσπάσεων των μυών
Συντήρηση της οξεοβασικής ισορροπίας
Συμμετοχή σε ενζυματικές και ορμονικές αντιδράσεις

Η παρουσία ηλεκτρικού φορτίου θετικού ή αρνητικού σε ένα μέταλλο αλλάζει τις θεμελιώδεις ιδιότητές του.

Το νάτριο σαν καθαρό μέταλλο είναι έντονα δραστικό και αποσυντίθεται βίαια από το νερό, παράγοντας καυστική σόδα και υδρογόνο, που μπορεί να ανάψει αυτόματα. Σαν κατιόν νατρίου είναι απόλυτα σταθερό μέσα στο νερό και υπάρχει έτσι σε διαλύματα αλάτων και μέσα στο σώμα.

Το κάλιο αντιδρά και αυτό έντονα με το νερό και παράγει ποτάσα και υδρογόνο. Σαν κατιόν είναι και αυτό σταθερό κι έτσι υπάρχει μέσα στο σώμα.

Το ασβέστιο αντιδρά λιγότερο δραστικά με το νερό. Σαν κατιόν έχει δύο θετικά φορτία και είναι παρόν σε λιγότερη ποσότητα στα σωματικά υγρά σαν ουσία αναγκαία για τη μεταβίβαση των νευρικών ώσεων, για τη μυϊκή σύσπαση και για τη θρόμβωση του αίματος.

Το μαγνήσιο σαν καθαρό μέταλλο αντιδρά πολύ αργά με το νερό και είναι πιο σταθερό από το νάτριο, το κάλιο και το ασβέστιο. Η θερμότητα της αντίδρασης προκαλεί αυτόματο άναμα και γι΄αυτό το χρησιμοποιούσαν σε φλας φωτογραφικών μηχανών. Σαν κατιόν μεταφέρει δύο θετικά φορτία που σταθεροποιούν το μέταλλο για τις λειτουργίες του μέσα στο σώμα.

Ο φώσφορος είναι μια πολύ δραστική ουσία που ανάβει αυτόματα πάνω από τους 30^ο C. Το ελεύθερο μέταλλο είναι τοξικό, προκαλεί γαστρεντερικούς ερεθισμούς, βλάβες του ήπατος, ερεθισμούς της επιδερμίδας, ανωμαλίες κυκλοφορικού, κώμα, σπασμούς και θάνατο σε δοσολογία, μόλις 50 χλγρ. Στο δέρμα προκαλεί σοβαρά εγκαύματα. Αν συνδυασθεί με οξυγόνο σχηματίζει φωσφάτη και στην ανιονική του μορφή (PO₄^—), σαν φωσφορική ρίζα είναι αβλαβής και εκτελεί τις λειτουργίες του μέσα στο σώμα, σαν αδιάλυτο φωσφορικό ασβέστιο στα οστά και τα δόντια και σαν ιονισμένη φωσφορική ρίζα στα σωματικά υγρά, που είναι αβλαβής.

Το χλώριο είναι ένα επικίνδυνο κίτρινο αέριο με αποπνικτική οσμή. Σαν φορτισμένο άτομο χλωρίου εμπεριέχεται στο μισό μόριο του κοινού αλατιού και δρα μέσα στο σώμα σαν ένα σημαντικό ανιόν που εξουδετερώνει τα κατιόντα καλίου και νατρίου.