Elettroliti: Cosa Sono, A Cosa Servono e Come Assumerli di R.Borgacci

Cosa Sono

Cosa sono gli elettroliti?

Gli elettroliti – al singolare: elettrolita – si definiscono come: le sostanze prodotte in una soluzione elettricamente conduttiva e disciolte in un solvente polare, ad esempio l'acqua.

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In ambito medico, questa definizione chimica assume un ruolo più specifico; gli elettroliti del corpo umano, infatti, sono: le sostanze – prevalentemente ioniche – disperse nei liquidi fisiologici, intra- ed extracellulari, tra cui: citosol, interstizi, matrice cerebrospinale, plasma / siero sanguigno, fluido linfatico ecc; esse non solo tendono con forza all'equilibrio negli stessi compartimenti, ma interagiscono anche tra ambienti biologicamente separati da tessuti, cellule e quindi membrane. Alla base dell'omeostasi, quindi della salute e della vita stessa, c'è proprio il controllo e lo sfruttamento degli elettroliti da parte dell'organismo.

L'uomo acquisisce gli elettoliti con la dieta e corrispondono, o fanno parte, di quelle che generalmente definiamo sali minerali.

Lo Sapevi che…

La parola "elettrolita" deriva dal greco "lytós", che significa "in grado di essere sciolto".

Come reagiscono gli elettroliti?

Gli elettroliti disciolti si separano in cationi ed anioni – che hanno carica elettrica rispettivamente positiva nel primo caso e negativa nel secondo – e si disperdono, in relazione ai meccanismi chimico-fisici del caso, uniformemente nel solvente. Elettricamente parlando, una soluzione così strutturata, in equilibrio, è detta neutra. Se a tale soluzione viene applicato un potenziale elettrico, i cationi della soluzione vengono attratti dall'elettrodo ricco di elettroni, mentre gli anioni vengono attratti dall'elettrodo povero di elettroni. Il movimento di anioni e cationi in direzioni opposte all'interno della soluzione equivale a una corrente. Questo include la maggior parte di sali solubili, acidi e basi. Anche certi gas, come l'acido cloridrico (HCl), in condizioni di alta temperatura e / o bassa pressione possono comportarsi esattamente come elettroliti. Soluzioni elettrolitiche si possono ottenere anche dalla dissoluzione di vari polimeri biologici – ad esempio DNA, polipeptidi – e sintetici – ad esempio polistirolo solfonato – che vengono pertanto denominati polielettroliti – contengono gruppi funzionali carichi. Secondo questi principi, una soluzione che si dissocia in ioni acquisisce la capacità di condurre elettricità. Sodio, potassio, cloruro, calcio, magnesio e fosfato sono esempi di elettroliti, noti informalmente anche solo come "liti".

Storia

Nel 1884 Svante Arrhenius spiegò che i sali cristallini, solidi, quando dissolti, si dissociano in particelle cariche accoppiate; per la sua dissertazione, Arrhenius vinse il premio Nobel per la chimica nel 1903. La spiegazione chiariva che, nel formare una soluzione, il sale si dissocia in particelle cariche – a cui Michael Faraday aveva dato il nome di "ioni" molti anni prima. La credenza di Faraday era che gli ioni potessero venire prodotti nel processo di elettrolisi; Arrhenius invece propose che, anche in assenza di corrente elettrica, le soluzioni di sali possono contenere ioni, definendo che le reazioni chimiche in soluzione sono reazioni tra ioni.

Come si formano gli elettroliti?

Le soluzioni elettrolitiche si formano normalmente quando un sale viene posto in un solvente – come l'acqua – e le singole componenti si dissociano a causa delle interazioni termodinamiche tra solvente e molecole di soluto, in un processo chiamato "solvatazione". Ad esempio, quando il sale da cucinacloruro di sodio (NaCl) – viene messo in acqua, il sale – che ha consistenza solida – si dissolve nei suoi ioni componenti, secondo la reazione di dissociazione:

NaCl (s) → Na + (aq) + Cl- (aq)

È anche possibile che certe sostanze, quindi non necessariamente sali, reagiscano con l'acqua producendo ioni. Ad esempio, il gas biossido di carbonio o anidride carbonica (CO2), sciogliendosi in acqua produce una soluzione che contiene ioni idronio (H3O+), carbonato e idrogeno carbonato (HCO3-).

I sali fusi possono conferire al liquido la capacità di condurre elettricità. In particolare, i liquidi ionici, che sono costituiti da sali fusi aventi un punto di fusione inferiori a 100 ° C, sono elettroliti non acquosi altamente conduttivi ed hanno quindi trovato sempre più applicazione nelle pile a combustibile e nelle batterie.

Un elettrolita in una soluzione può essere descritto concentrato se ha un'alta concentrazione di ioni, o diluito se ha una bassa concentrazione. Se un'alta proporzione del soluto si dissocia per formare ioni liberi, l'elettrolita è forte; se la maggior parte del soluto non si dissocia, l'elettrolita è debole. Le proprietà degli elettroliti possono essere sfruttate utilizzando l'elettrolisi per estrarre elementi costituenti e / o composti contenuti nella soluzione.

I metalli alcalino-terrosi formano idrossidi che sono elettroliti forti con limitata solubilità in acqua, a causa della forte attrazione tra i loro ioni costituenti. Ciò limita la loro applicazione a situazioni in cui non è richiesta un'elevata solubilità.

Fisiologia

Importanza degli elettroliti nella fisiologia

In fisiologia, gli ioni primari di elettroliti sono:

  • Sodio (Na +)
  • Potassio (K +)
  • Calcio (Ca2 +)
  • Magnesio (Mg2 +)
  • Cloruro (Cl-)
  • Idrogeno fosfato (HPO42-)
  • Idrogeno carbonato (HCO3-).

I simboli di carica elettrica più (+) e meno (-) indicano che la sostanza è di natura ionica e ha una distribuzione squilibrata degli elettroni provocata dalla dissociazione chimica. Il sodio è l'elettrolita principale che si trova nei fluidi extracellulari e il potassio è il principale elettrolita intracellulare; entrambi sono coinvolti nell'equilibrio dei liquidi e nel controllo della pressione sanguigna.

Tutte le forme di vita superiori conosciute richiedono un equilibrio elettrolitico sottile e complesso tra gli ambienti intracellulari ed extracellulari. In particolare, assume un ruolo fondamentale il mantenimento dei gradienti osmotici precisi degli elettroliti. Tali gradienti influenzano e regolano l'idratazione del corpo e il pH del sangue, e sono fondamentali per la funzionalità dei nervi e dei muscoli. Esistono vari meccanismi nelle specie viventi che mantengono sotto stretto controllo le concentrazioni di elettroliti diversi.

Sia il tessuto muscolare che i neuroni sono considerati i tessuti elettrici del corpo. I muscoli e i neuroni sono attivati ​​dall'attività elettrolitica tra il fluido extracellulare o interstiziale ed il liquido intracellulare. Gli elettroliti possono entrare o uscire dalle cellule attraverso strutture proteiche specializzate incorporate nelle membrane plasmatiche denominate canali ionici. Ad esempio, la contrazione muscolare dipende dalla presenza di calcio (Ca2 +), sodio (Na +) e potassio (K +). Senza livelli sufficienti di questi elettroliti-chiave, possono verificarsi anomalie come la debolezza muscolare o le contrazioni involontarie anche gravi.

L'equilibrio elettrolitico viene mantenuto con la dieta e vari meccanismi fisiologici regolati dagli ormoni, che generalmente interagiscono con la funzione renale che tende ad eliminare gli elettroliti in eccesso – con le urine – e a preservare più possibile quelli carenti evitandone l'espulsione. Negli esseri umani, l'omeostasi degli elettroliti è regolata da vari ormoni come i cosiddetti antidiuretici, l'aldosterone e gli ormoni paratiroidei.

Medicina

Uso medico degli elettroliti

In medicina si ricorre alla somministrazione di elettroliti, come integrazione alimentare o addirittura per iniezione endovenosa – pur sempre in soluzione – quando una persona mostra uno squilibrio degli stessi; questo, che può essere lieve o grave, è spesso causato da: vomito, diarrea, sudorazione eccessiva, malnutrizione, attività atletica intensa ecc.

In commercio sono disponibili integratori da diluire o soluzioni di elettroliti, in particolare per bambini ed anziani malati, e per atleti. Il monitoraggio degli elettroliti è particolarmente importante nel trattamento dell'anoressia e della bulimia nervose.

Gravi disturbi elettrolitici, come la disidratazione e l'iperidratazione, possono portare a complicazioni cardiache e neurologiche e, a meno che non siano velocemente risolti, ad un'emergenza medica potenzialmente letale.

Misurazione degli elettroliti

La misurazione degli elettroliti è una procedura diagnostica abbastanza comune, eseguita mediante analisi del sangue con elettrodi iono-selettivi o analisi delle urine da parte di tecnici di laboratorio. È comunque bene ricordare che, senza una valutazione della storia clinica, l'interpretazione dei singoli valori non è particolarmente utile. Gli elettroliti misurati più di frequente sono il sodio e il potassio. I livelli di cloro vengono rilevati quasi esclusivamente per le valutazioni dei gas nel sangue arterioso, poiché sono intrinsecamente legati ai livelli di sodio. Un esame particolarmente importante condotto sulle urine è il test di gravità specifico per determinare l'insorgenza degli squilibri elettrolitici.

Reidratazione

Elettroliti e reidratazione

Nella terapia orale di reidratazione – ricordiamo che la disidratazione è considerato uno degli squilibri elettrolitici o una condizione ad essi correlata – vengono somministrate bevande elettrolitiche contenenti sali di sodio e di potassio per ripristinare sia le concentrazioni d'acqua, sia di elettroliti del corpo. Ciò avviene soprattutto in caso di disidratazione causata da:

  • Malnutrizione
  • Diaforesi – sudorazione troppo intensa – provocata da esercizio fisico intenso e prolungato, condizioni climatiche sfavorevoli o entrambi
  • Consumo eccessivo di alcol
  • Diarrea
  • Vomito
  • Intossicazioni ed eventuali complicazioni.

Gli atleti che si esercitano in condizioni estreme – per tre o più ore consecutive, come avviene ad esempio nelle maratone o nel triathlon – e che non consumano elettroliti rischiano la disidratazione o l'iponatremia – carenza di sodio nel sangue.

Un esempio di bevanda elettrolitica, da produrre comodamente tra le mura domestiche, può essere a base di: acqua, saccarosio e sale da tavola, a patto che le proporzioni siano adeguate. In alternativa, in commercio sono disponibili varie formule, sia secche da diluire che pronte all'uso – anche per utilizzo veterinario.

Gli elettroliti si trovano comunemente negli alimenti; per maggior precisione sulle fonti nutrizionali di sodio, potassio, magnesio, calcio e cloro è consigliabile leggere gli articoli dedicati. In generale, considerando che il sodio ed il cloro sono abbondanti nella dieta occidentale – visto l'utilizzo abbondante di sale da cucina – e che gli elettroliti mediamente più carenti sono il magnesio e il potassio, potrebbe essere consigliabile incrementare il consumo di verdura, frutta – anche succhi – latte, semi oleosi e bevande sportive.

Riccardo Borgacci

L'autore

Riccardo Borgacci

Laureato in Scienze motorie e in Dietistica, esercita in libera professione attività di tipo ambulatoriale come dietista e personal trainer


Ultima modifica dell'articolo: 08/11/2018

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