ما انا
ما هي الشوارد؟
تُعرَّف الإلكتروليتات - في صيغة المفرد: electrolyte - على أنها: المواد المنتجة في محلول موصّل كهربائياً ومذابة في مذيب قطبي ، على سبيل المثال ماء.
في المجال الطبي ، يأخذ هذا التعريف الكيميائي دورًا أكثر تحديدًا ؛ في الواقع ، فإن إلكتروليت الجسم البشري هي: المواد - التي غالباً ما تكون أيونية - موزعة في السوائل الفسيولوجية ، داخل وخارج الخلايا ، بما في ذلك: العصارة الخلوية ، الفواصل ، المصفوفة المخيفة ، مصل البلازما / الدم ، السائل اللمفاوي ، إلخ ؛ لا يميلون فقط للتوازن في الأجزاء نفسها فحسب ، بل يتفاعلون أيضًا بين بيئات مفصولة بيولوجياً عن الأنسجة والخلايا وبالتالي الأغشية. على أساس التوازن ، وبالتالي الصحة والحياة نفسها ، هناك بالضبط السيطرة على واستغلال الشوارد من قبل الجسم.
يكتسب الإنسان الإلكتروليت مع النظام الغذائي وتتوافق ، أو هي جزء من ، ما نسميه عموما الأملاح المعدنية .
هل تعلم أن ...
كلمة "المنحل بالكهرباء" تأتي من اليونانية "lytós" ، والتي تعني "قادرة على حل".
كيف تتفاعل electrolytes؟
يتم فصل الإلكتروليتات الذائبة إلى كاتيونات و أنيون - والتي لها شحنة كهربائية موجبة على التوالي في الحالة الأولى و سالبة في الثانية - و تتشتت ، فيما يتعلق بالآليات الكيميائية الفيزيائية للحالة ، بشكل موحد في المذيب. من الناحية الكهربائية ، فإن الحل الذي يتم تنظيمه ، في حالة توازن ، يسمى بالحل المحايد . إذا تم تطبيق إمكانات كهربية على هذا المحلول ، فإن كاتيونات المحلول تنجذب إلى القطب الغني بالإلكترونات ، بينما تنجذب الأنيونات إلى القطب الكهربائي الإلكترون . حركة الأنيونات والكاتيونات في الاتجاهات المعاكسة داخل المحلول تعادل التيار . وهذا يشمل معظم الأملاح القابلة للذوبان والأحماض والقواعد. أيضا بعض الغازات ، مثل حمض الهيدروكلوريك (HCl) ، في ظروف ارتفاع درجة الحرارة و / أو الضغط المنخفض يمكن أن تتصرف تماما مثل الشوارد. كما يمكن الحصول على المحاليل الإلكتروليتية عن طريق إذابة بوليمرات بيولوجية متنوعة - على سبيل المثال DNA ، polypeptides - والتركيبية - على سبيل المثال polystyrene sulfonate - والتي يطلق عليها بالتالي polyelectrolytes - التي تحتوي على مجموعات وظيفية مشحونة. وفقا لهذه المبادئ ، فإن الحل الذي ينفصل إلى أيونات يكتسب القدرة على توصيل الكهرباء. الصوديوم والبوتاسيوم والكلوريد والكالسيوم والمغنيسيوم والفوسفات هي أمثلة على الإلكتروليت ، والمعروفة بشكل غير رسمي فقط باسم " المشاجرات ".
تاريخ
في عام 1884 شرح سيفانتي أرينيوس أن الأملاح البلورية الصلبة ، عند إذابتها ، تنفصل إلى جزيئات مشحونة مقترنة. في أطروحته ، فاز أرينيوس بجائزة نوبل للكيمياء في عام 1903. وأوضح التفسير أنه في تشكيل المحلول ، يتنصل الملح نفسه إلى جسيمات مشحونة - والتي أعطى مايكل فاراداي اسمها "الأيونات" قبل عدة سنوات. كان اعتقاد فاراداي أنه يمكن إنتاج الأيونات في عملية التحليل الكهربائي ؛ اقترح أرهينيوس بدلاً من ذلك ، حتى في غياب التيار الكهربائي ، أن محاليل الأملاح قد تحتوي على أيونات ، مما يحدد أن التفاعلات الكيميائية في المحلول هي تفاعلات أيون.
كيف تتكون الكهارل؟
تتشكل المحاليل الإلكتروليتية عادة عندما يتم وضع الملح في مذيب - مثل الماء - وتتفكك المكونات الفردية بسبب التفاعلات الديناميكية الحرارية بين الجزيئات المذيبة والمذيبات ، في عملية تسمى " الخلاص ". على سبيل المثال ، عندما يتم وضع ملح الطعام - كلوريد الصوديوم (NaCl) - في الماء ، يذوب الملح - الذي يحتوي على تناسق صلب - في أيونات مكوناته ، وفقًا لتفاعل الانفصال:
NaCl (s) → Na + (aq) + Cl- (aq)
ومن الممكن أيضا أن تتفاعل بعض المواد ، وبالتالي ليست بالضرورة الأملاح ، مع أيونات إنتاج الماء. على سبيل المثال ، ينتج ثاني أكسيد الكربون الغازي أو ثاني أكسيد الكربون (CO2) ، المذاب في الماء محلول يحتوي على أيونات الهيدرونيوم (H3O +) ، كربونات وكربونات الهيدروجين (HCO3-).
يمكن للأملاح المصهور إعطاء السائل القدرة على توصيل الكهرباء . على وجه الخصوص ، السوائل الأيونية ، والتي تكون مصنوعة من الأملاح المنصهرة ذات نقطة انصهار أقل من 100 درجة مئوية ، هي عبارة عن إلكتروليتات غير مائية موصلة بشكل كبير ، وبالتالي تم العثور عليها بشكل متزايد في خلايا الوقود والبطاريات.
يمكن وصف إلكتروليت في محلول بأنه مركّز إذا كان يحتوي على تركيز عالٍ من الأيونات ، أو مخفف إذا كان لديه تركيز منخفض. إذا كانت نسبة عالية من المذاب تنفصل لتكوين أيونات حرة ، يكون المنحل بالكهرباء قويًا ؛ إذا لم ينفصل معظم المذاب ، يكون المنحل بالكهرباء ضعيفًا . يمكن استغلال خصائص الإلكتروليت باستخدام التحليل الكهربائي لاستخلاص العناصر المكونة و / أو المركبات الموجودة في المحلول.
تشكل المعادن القلوية الترابية هيدروكسيدات ذات شوارد إلكتروليتية قوية وذات قابلية ذوبان محدودة في الماء ، وذلك بسبب التجاذب القوي بين أيوناتها المكونة. وهذا يحد من تطبيقها على الحالات التي لا تتطلب فيها الذوبانية العالية.
علم وظائف الأعضاء
أهمية الشوارد في علم وظائف الأعضاء
في علم وظائف الأعضاء ، الأيونات الرئيسية للإلكتروليتات هي:
- الصوديوم (Na +)
- البوتاسيوم (K +)
- الكالسيوم (Ca2 +)
- المغنيسيوم (Mg2 +)
- كلوريد (كل-)
- فوسفات الهيدروجين (HPO42-)
- كربونات الهيدروجين (HCO3-).
تشير رموز الشحنة الكهربائية زائد (+) والناقص (-) إلى أن المادة ذات طبيعة أيونية ولها توزيع غير متوازن للإلكترونات ناجم عن الانفصال الكيميائي. الصوديوم هو المنحل بالكهرباء الرئيسي الموجود في السوائل خارج الخلية والبوتاسيوم هو المنحل بالكهرباء داخل الخلايا . كلاهما متورطان في توازن السوائل ومراقبة ضغط الدم .
تتطلب جميع أشكال الحياة العالية المعروفة توازنًا دقيقًا ومعقدًا للكهرباء بين البيئات داخل الخلايا وخارج الخلية. على وجه الخصوص ، الحفاظ على التدرجات التناضحي الدقيق من الشوارد يلعب دورا أساسيا. هذه التدرجات تؤثر على ترطيب الجسم ودرجة الحموضة في الدم ، وهي ضرورية لوظيفة الأعصاب والعضلات . هناك العديد من الآليات في الأنواع الحية التي تحافظ على تركيزات مختلف الإلكتروليت تحت سيطرة صارمة.
تعتبر كل من الأنسجة العضلية والخلايا العصبية هي الأنسجة الكهربائية للجسم. يتم تنشيط العضلات والخلايا العصبية عن طريق النشاط الكهربائي بين السائل خارج الخلية أو الخلالي والسوائل داخل الخلايا. يمكن للكهارل أن تدخل أو تخرج من الخلايا من خلال تراكيب بروتينية متخصصة مدمجة في أغشية البلازما تسمى القنوات الأيونية . على سبيل المثال ، يعتمد انقباض العضلات على وجود الكالسيوم (Ca2 +) والصوديوم (Na +) والبوتاسيوم (K +). بدون مستويات كافية من هذه الشوارد الرئيسية ، قد تحدث تشوهات مثل ضعف العضلات أو حتى تقلصات لا إرادية خطيرة .
يتم الحفاظ على توازن إلكتروليت مع النظام الغذائي والآليات الفسيولوجية المختلفة التي تنظمها الهرمونات ، والتي تتفاعل بشكل عام مع وظيفة الكلى التي تميل إلى القضاء على الإفراط في الشوارد - مع البول - والحفاظ على نقص منها قدر الإمكان تجنب طردهم. في البشر ، يتم تنظيم التوازن الكهروستاتيكي بواسطة هرمونات مختلفة مثل ما يسمى بالمضادات القدمية والألدوستيرون والهرمونات الدرقية .
دواء
الاستخدام الطبي للكهارل
يستخدم في الطب لتزويد الإلكتروليت ، كمكمل غذائي أو حتى بالحقن الوريدي - دائمًا في المحلول - عندما يظهر الشخص اختلالًا لنفسه ؛ هذا ، والذي قد يكون خفيفًا أو حادًا ، غالبًا ما يحدث بسبب: القيء ، الإسهال ، التعرق المفرط ، سوء التغذية ، النشاط الرياضي المكثف ، إلخ.
تتوفر المكملات الغذائية التي يتم تخفيفها أو المحاليل الكهربية في السوق ، خاصة للأطفال والمرضى كبار السن ، والرياضيين. مراقبة المنحل بالكهرباء مهم بشكل خاص في علاج فقدان الشهية والشره المرضي العصبي .
يمكن أن تؤدي اضطرابات الكهارل الحادة ، مثل الجفاف و hyperhydration ، إلى مضاعفات قلبية وعصبية ، وما لم يتم حلها بسرعة ، إلى حالة طوارئ طبية قاتلة .
قياس الالكتروليت
يعد قياس الالكتروليتات إجراء تشخيصيًا شائعًا إلى حدٍ ما يتم إجراؤه عن طريق تحليل الدم باستخدام الأقطاب الانتقائية الأيونية أو تحليل البول بواسطة فنيي المختبرات. ومع ذلك ، من الجيد أن نتذكر أنه بدون تقييم للتاريخ السريري ، فإن تفسير القيم الفردية ليس مفيدًا بشكل خاص. الشوارد الأكثر قياسًا هي الصوديوم والبوتاسيوم. يتم الكشف عن مستويات الكلور بشكل حصري تقريبًا لتقييم غازات الدم الشرياني ، حيث ترتبط ارتباطًا وثيقًا بمستويات الصوديوم. اختبار مهم بشكل خاص على البول هو اختبار الثقل النوعي لتحديد بداية اختلال التوازن الكهربائي.
الإماهة
الالكتروليتات والإماهة
في علاج إعادة التميؤ عن طريق الفم - تذكر أن الجفاف يعتبر أحد الاختلالات في الإلكتروليت أو حالة مرتبطة به - تدار المشروبات الإلكتروليتية التي تحتوي على أملاح الصوديوم والبوتاسيوم لاستعادة كل من تركيزات الماء والكهارل في الجسم. يحدث هذا في المقام الأول في حالة الجفاف الناجم عن:
- سوء التغذية
- غشاء العرق - التعرق الشديد - الناجم عن التمرين المكثف والممتد ، أو الظروف المناخية غير المواتية أو كلاهما
- الاستهلاك المفرط للكحول
- الإسهال
- قيء
- التسمم والمضاعفات المحتملة.
الرياضيون الذين يمارسون ظروفاً قاسية - لثلاث ساعات متتالية أو أكثر ، مثل في سباقات الماراثون أو الترياتلون - والذين لا يستهلكون الإلكتروليتات معرضون لخطر الجفاف أو نقص الصوديوم - نقص الصوديوم في الدم.
يمكن أن يعتمد مثال على مشروب كهربي ، يمكن إنتاجه بشكل مريح في المنزل ، على: الماء ، السكروز وملح الطعام ، بشرط أن تكون النسب كافية . وكبديل ، تتوفر العديد من الصيغ في السوق ، سواء كانت جافة إلى مخففة وجاهزة للاستخدام - حتى للاستخدامات البيطرية.
توجد الإلكتروليتات بشكل شائع في الأطعمة ؛ لمزيد من الدقة على المصادر الغذائية للصوديوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم والكالسيوم والكلور فإنه من المستحسن قراءة المقالات المخصصة. بشكل عام ، مع الأخذ بعين الاعتبار أن الصوديوم والكلور متوافران في النظام الغذائي الغربي - في ضوء الاستخدام الكثيف لملح الطبخ - وأن متوسط الإلكتروليتات المفتقدة بشكل عام هي المغنيسيوم والبوتاسيوم ، قد يكون من المستحسن زيادة استهلاك الخضار والفاكهة. - أيضا العصائر - الحليب والبذور الزيتية والمشروبات الرياضية.
