Elektrolytt

En elektrolytt eller elektrolytt er ethvert stoff som inneholder frie ioner i sammensetningen, som får den til å oppføre seg som en elektrisk leder . Fordi ioner vanligvis finnes i løsning , er elektrolytter også kjent som ioniske løsninger , men smeltede elektrolytter og faste elektrolytter er også mulige .

Prinsipper

Elektrolytter eksisterer vanligvis som løsninger av syrer, baser eller salter . Videre kan noen gasser oppføre seg som elektrolytter under forhold med høy temperatur eller lavt trykk. Elektrolyttløsninger kan resultere fra oppløsning av noen biologiske (f.eks. DNA, polypeptider ) eller syntetiske (f.eks . polystyrensulfonat , i så fall kalles de polyelektrolytt) polymerer og inneholder flere ladede sentre. Elektrolyttløsninger dannes normalt når et salt plasseres i et løsningsmiddel som vann. Individuelle komponenter dissosieres på grunn av interaksjoner mellom løste stoffer og løsemiddelmolekyler, i en prosess som kalles solvatisering. For eksempel, når vanlig salt , NaCl , plasseres i vann, skjer følgende reaksjon:

Det er også mulig for stoffer å reagere med vann når de tilsettes det, og produsere ioner. For eksempel reagerer karbondioksid med vann for å produsere en løsning som inneholder hydronium- , bikarbonat- og karbonationer .

Enkelt sagt er elektrolytten et materiale som oppløses helt eller delvis i vann for å produsere en løsning som leder en elektrisk strøm.

Smeltede salter kan også være elektrolytter. For eksempel, når natriumklorid smelter, leder væsken elektrisitet.

Hvis en elektrolytt i løsning har en høy andel av det oppløste stoffet og dette dissosieres for å danne frie ioner, så sies elektrolytten å være sterk ; hvis mesteparten av det oppløste stoffet ikke dissosieres, er elektrolytten svak . Egenskapene til elektrolyttene kan utnyttes ved å bruke elektrolyse for å trekke ut de inngående kjemiske elementene .

Fysiologisk betydning

I fysiologi er de primære ionene til elektrolyttene natrium (Na + ), kalium (K + ), kalsium (Ca 2+ ), magnesium (Mg 2+ ), klorid (Cl − ), hydrogenfosfat (HPO 4 2− ) og bikarbonat (HCO 3 − ).

Alle høyere livsformer krever en subtil og kompleks balanse av elektrolytter mellom det intracellulære og ekstracellulære miljøet . Spesielt er opprettholdelsen av en presis osmotisk gradient av elektrolytter viktig. Slike gradienter påvirker og regulerer kroppens hydrering , blodets pH , og er kritiske for nerve- og muskelfunksjon , og avgjørende for respirasjon . Det er flere mekanismer i levende arter for å holde konsentrasjonene av de forskjellige elektrolyttene under tett kontroll. [ referanse nødvendig ]

Både muskelvev og nevroner regnes som elektriske vev i kroppen. Muskler og nevroner aktiveres av aktiviteten til elektrolytter mellom den ekstracellulære væsken eller interstitialvæsken og den intracellulære væsken . Elektrolytter kan komme inn eller ut gjennom cellemembranen ved hjelp av spesialiserte membran-integrerte proteinstrukturer kalt ionekanaler . For eksempel avhenger muskelsammentrekninger av tilstedeværelsen av kalsium (Ca 2+ ), natrium (Na + ) og kalium (K + ). Uten tilstrekkelige nivåer av disse nøkkelelektrolyttene kan muskelsvakhet eller alvorlige muskelsammentrekninger oppstå. [ referanse nødvendig ]

Elektrolyttbalansen opprettholdes oralt eller, i nødstilfeller, ved intravenøs (IV) administrering av elektrolyttholdige stoffer, og reguleres av hormoner , med overskytende nivåer som vanligvis fjernes av nyrene . Hos mennesker reguleres elektrolytthomeostase av hormoner som antidiuretisk hormon , aldosteron og parathormon . Alvorlige elektrolyttubalanser som dehydrering og overhydrering kan føre til hjerte- og nevrologiske komplikasjoner, og kan føre til en medisinsk nødsituasjon , med mindre den løses raskt . [ referanse nødvendig ]

Måling

Måling av elektrolytter er en ofte utført diagnostisk prosedyre, utført via selektiv elektrodeblodundersøkelse eller urinanalyse av medisinske teknologer . Tolkning av disse verdiene er noe meningsløs uten klinisk historie og er ofte umulig uten parallell måling av nyrefunksjonen . De hyppigst målte elektrolyttene er natrium og kalium. Kloridnivåer måles sjelden, bortsett fra tolkning av arteriell blodgass, siden de iboende er knyttet til natriumnivåer. En viktig test utført på urin er egenvektstesten for å fastslå eksistensen av elektrolyttubalanse .

Sportsdrikker

Elektrolytter finnes ofte i sportsdrikker . I oral rehydreringsterapi inneholder elektrolyttdrikker natrium- og kaliumsalter som gjenoppretter kroppens vann- og elektrolyttnivåer etter dehydrering forårsaket av trening , diaforese , diaré , oppkast , rus eller sult .

Det er ikke nødvendig å erstatte tap av natrium, kalium og andre elektrolytter under trening, siden en betydelig reduksjon i kroppens lagre av disse mineralene vanligvis ikke oppstår under normal trening. Men under forhold med ekstrem trening i 5 eller flere timer (for eksempel et maraton , ironman eller ultramaraton ), anbefales det å bruke en kompleks sportsdrikk med elektrolytter. Elizabeth Quinn, trener og helsepersonell). [ 1 ]

Idrettsutøvere som ikke bruker elektrolytter under disse forholdene er i fare for overhydrering (eller hyponatremi ).

Fordi sportsdrikker vanligvis inneholder svært høye nivåer av sukker , anbefales de ikke for regelmessig bruk av barn. Vann regnes som den eneste essensielle drikken for barn under trening. Medisinerte rehydreringsposer og drikker er tilgjengelige for å erstatte viktige elektrolytter som går tapt under diaré og andre gastrointestinale problemer. Tannleger anbefaler at vanlige forbrukere av sportsdrikker tar forholdsregler mot tannråte . Et annet alternativ som er tilgjengelig er kokosvann, som også inneholder elektrolytter, men det er lurt å sjekke at det ikke er tilsatt sukker.

Sports- og elektrodrikker kan lages hjemme ved å bruke riktige proporsjoner av sukker, salt og vann. [ 2 ]

Elektrokjemi

Når en elektrode plasseres i en elektrolytt og en spenning påføres , vil elektrolytten lede elektrisitet. Elektroner alene kan normalt ikke passere gjennom elektrolytten; i stedet skjer en kjemisk reaksjon ved katoden , som forbruker katodens elektroner, og en annen reaksjon skjer ved anoden , og produserer elektroner som skal fanges opp av anoden. Som et resultat utvikler det seg en sky av negativ ladning i elektrolytten rundt katoden, og en positiv ladning utvikler seg rundt anoden. Ioner i elektrolytten beveger seg for å nøytralisere disse ladningene slik at reaksjonene kan fortsette og elektronene kan fortsette å strømme.

For eksempel, i en løsning av vanlig salt ( natriumklorid , NaCl) i vann, vil reaksjonen ved katoden være:

2H 2 O + 2e − → 2OH − + H 2 (hvorved hydrogengass vil boble );

reaksjonen ved anoden er:

2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e - (og dermed frigjøre oksygengass ) .

De positivt ladede Na + natriumionene vil reagere mot katoden, og nøytralisere den negative ladningen til OH - som er tilstede der, og Cl - kloridionene vil reagere mot anoden og nøytralisere den positive ladningen til H + der. Uten ionene fra elektrolytten ville ladningene rundt elektrodene bremse den fortsatte strømmen av elektroner; diffusjonen av H + og OH - gjennom vannet til den andre elektroden ville ta lengre tid enn bevegelsen til de mer utbredte natriumionene.

I andre systemer kan elektrodereaksjonene involvere elektrodemetallene så vel som elektrolytionene. [ referanse nødvendig ]

Elektrolytiske ledere kan brukes i elektroniske enheter der den kjemiske reaksjonen ved metall/elektrolytt-grensesnittet gir nyttige effekter. [ referanse nødvendig ]

Tørr elektrolytt

Tørre elektrolytter er: i hovedsak geler i en fleksibel krystallinsk molekylstruktur. [ 3 ]

Ikke-elektrolytt

De er stoffer som, når de er oppløst i vann, separeres i molekylene sine: Molekylene har mobilitet fordi de er i vandig løsning, men de er elektrisk nøytrale (de har ingen ladning). For eksempel brytes sukrose fra hverandre til molekyler når den løses opp i vann. Disse væskene og løsningene har partikler med mobilitet, men uten ladning; derfor er de ikke ledere av elektrisitet.

Se også

Referanser

  1. ↑ http://sportsmedicine.about.com/cs/hydration/a/aa041103a.htm
  2. ^ "Arkiveret kopi" . Arkivert fra originalen 12. desember 2006 . Hentet 18. desember 2008 . 
  3. ^ "EV World Surveys" . Arkivert fra originalen 10. juli 2011 . Hentet 18. desember 2008 .