Elettroliti

Elettroliti nei fluidi corporei

I nostri fluidi corporei sono soluzioni di elettroliti e molte altre cose. L’insieme del sangue e del sistema circolatorio è il fiume della vita, perché coordina tutte le funzioni vitali. Quando il cuore smette di pompare in un attacco cardiaco, la vita finisce rapidamente. Far ripartire il cuore il più presto possibile è fondamentale per mantenere la vita.

I principali elettroliti richiesti nel fluido corporeo sono i cationi (di calcio, potassio, sodio e magnesio) e gli anioni (di cloruro, carbonati, aminoacetati, fosfati e ioduro). Questi sono chiamati nutrizionalmente macrominerali.

L’equilibrio elettrolitico è cruciale per molte funzioni del corpo. Ecco alcuni esempi estremi di ciò che può accadere con uno squilibrio di elettroliti: livelli elevati di potassio possono provocare aritmie cardiache; una diminuzione del potassio extracellulare produce paralisi; un eccesso di sodio extracellulare causa ritenzione di liquidi; e una diminuzione del calcio e del magnesio plasmatici può produrre spasmi muscolari delle estremità.

Quando un paziente è disidratato, è necessaria una soluzione elettrolitica accuratamente preparata (disponibile in commercio) per mantenere salute e benessere. In termini di salute dei bambini, l’elettrolito orale è necessario quando un bambino è disidratato a causa della diarrea. L’uso di soluzioni per il mantenimento degli elettroliti per via orale, che è responsabile di aver salvato milioni di vite in tutto il mondo negli ultimi 25 anni, è uno dei più importanti progressi medici nella protezione della salute dei bambini nel secolo, spiega Juilus G.K. Goepp, MD, assistente direttore del Dipartimento di Emergenza Pediatrica del Children’s Center del Johns Hopkins Hospital. Se un genitore fornisce una soluzione elettrolitica orale di mantenimento all’inizio della malattia, la disidratazione può essere evitata. La funzionalità delle soluzioni elettrolitiche è legata alle loro proprietà, e l’interesse per le soluzioni elettrolitiche va ben oltre la chimica.

Elettroliti e batterie

Le soluzioni di elettroliti sono sempre necessarie nelle batterie, anche nelle celle a secco. La batteria più semplice consiste di due elettrodi. La figura qui illustra una batteria rame-zinco. La mano sinistra è un elettrodo di zinco. Gli atomi di zinco hanno la tendenza a diventare ioni, lasciando indietro gli elettroni.

(\mathrm{Zn_grande{(s)} \rightarrow Zn^{2+}_{\large{(aq)}}

Quando gli ioni di zinco vanno nella soluzione, gli anioni si spostano dalla cella di rame a quella di zinco per compensare la carica, e allo stesso tempo, gli elettroni vanno dall’elettrodo \ce{Zn} all’elettrodo \ce{Cu} per neutralizzare gli ioni di rame.

(\mathrm{Cu^{2+}_large{(aq)} + 2 e^- \rightarrow Cu_{large{(s)}}})

Nelle celle a secco, la soluzione è sostituita da una pasta in modo che la soluzione non fuoriesca dalla confezione. In questa cella, l’elettrodo \ce{Zn} e \ce{Cu} ha una tensione di 1,10 V, se le concentrazioni degli ioni sono come indicato.

Reazioni chimiche degli elettroliti

Quando soluzioni di elettroliti sono combinate, i cationi e gli anioni si incontreranno. Quando gli ioni sono indifferenti l’uno all’altro, non c’è reazione. Tuttavia, alcuni cationi e anioni possono formare una molecola o un solido, e quindi i cationi e gli anioni cambiano partner. Queste sono chiamate reazioni di metatesi, che includono:

• Reazioni di formazione solida (o precipitazione): i cationi e gli anioni formano un solido meno solubile, con conseguente comparsa di un precipitato.
• Reazioni di neutralizzazione: \(\ce{H+}}) di un acido e \(\ce{OH-}} di una base si combinano per dare la molecola neutra dell’acqua.
• Reazioni di formazione di gas: Quando in una reazione si formano molecole gassose neutre, queste lasciano la soluzione formando un gas.

Sono possibili anche reazioni reox tra i vari ioni. Infatti, le operazioni della batteria coinvolgono reazioni redox.