Розчини електролітів та їх значення в життєдіяльності організмів

РІВНОВАГА В РОЗЧИНАХ ЕЛЕКТРОЛІТІВ

Усвідомлення змісту цього параграфу дає змогу

- характеризувати такі поняття, як слабкий і сильний електроліт; кислота, основа, сіль з точки зору електролітичної дисоціації; буферна система і буферна дія; константа та ступінь гідролізу;

- розрахувати ступінь та константу йонізації електроліту; показник кислотності рН розчинів кислот, основ, розчинів, що гідролізують, а також буферних розчинів.

Під час розчинення речовини зазнають певних змін. С.Арреніус помітив, що розчини солей, кислот та основ проводять електричний струм, тоді як кристали цих речовин електричного струму не проводять, і чиста вода як розчинник також не проводить електричного струму. Ці зміни пов’язані з електролітичною дисоціацією речовин.

Електролітичною дисоціацією називають процес розпаду молекул або кристалів речовин на йони під дією полярних молекул розчинника. Електролітичній дисоціації піддаються йонні та молекулярні сполуки з полярним типом зв`язку в полярних розчинниках. Таким чином, усі хімічні сполуки за їх здатністю проводити електричний струм поділяють на електроліти та неелектроліти. Електроліти - це речовини, розчини або розплави яких проводять електричний струм. Електропровідність обумовлена катіонами та аніонами, які утворюються внаслідок електролітичної дисоціації. Неелектроліти - це речовини, які в розчиненому або в розплавленому стані перебувають у вигляді молекул і електричного струму не проводять.

Всі рідини внутрішнього середовища організму людини (сеча, шлунковий сік, секрети залоз, позаклітинна та внутрішньоклітинна рідини) є розчинами електролітів, функція яких різноманітна і неоднозначна. Водний баланс організму тісно пов'язаний з обміном електролітів. Сумарна концентрація мінеральних йонів створює величину осмотичного тиску в організмі. Концентрація окремих йонів в рідинах внутрішнього середовища визначає функціональний стан тканин та органів, а також стан проникності біологічних мембран. Оскільки синтез мінеральних йонів в організмі не здійснюється, вони повинні надходити в організм з їжею та питною водою. Для підтримки електролітного балансу та життєдіяльності організм людини повинен отримувати приблизно 130 ммоль Натрію і Хлору, 75 ммоль Калію, 26 ммоль Фосфору, 20 ммоль Кальцію та інших елементів на добу. Важливою функцією електролітів є їх участь в ферментативних реакціях. Особлива роль в цьому належить йонам Магнію, які необхідні для активізації ферментів. Електроліти приймають участь і в регуляції кислотно-основного стану в організмі. Фізіологічне значення мінеральних речовин дуже велике. Вони входять до складу білків, ферментів, гормонів. Загальна кількість мінеральних речовин становить 4,5% всього тіла, із них 5/6 входить до складу кісток. Мінеральні речовини забезпечують нормальну реалізацію всіх функцій організму. Йони мінеральних речовин підтримують сталість осмотичного тиску, активність реакції крові і тканин.

При нормальному функціонуванні організму вміст еквівалентів катіонів в плазмі крові складає в середньому 154 ммоль/л, більша частка припадає на йони Натрію і Калію, Кальцію та Магнію. Серед аніонів, загальна концентрація яких також складає 154 ммоль/л, більша частка припадає на хлорид- та гідрокарбонат йони, а також багатозарядні йони білків.

Найважливішими для організму людини електролітами є йони Калію та Натрію. Вони входять до складу всіх рідин внутрішнього середовища, що містяться в організмі, та приймають участь в широкому спектрі біохімічних реакцій. Так, йони Натрію підтримують осмотичний тиск позаклітинної рідини, притому, їх дефіцит не може бути компенсований іншими катіонами. Зміна концентрації йонів Натрію в рідинах організму впливає на осмотичний тиск. Кількість йонів Натрію в клітинному мікросередовищі впливає на збудливість клітин. Основна кількість йонів Калію (98%) знаходиться всередині клітин у вигляді нестійких сполук з білками, вуглеводами і Фосфором. Концентрація йонів Калію в організмі збільшується при ацидозі і знижується при алкалозі. Співвідношення йонів Калію в клітинах і позаклітинному середовищі відіграє найважливішу роль в діяльності серцево-судинної, м'язової і нервової систем, секреторної та моторної функції травного тракту, а також впливає на функції нирок.

Важливу роль відіграють йони Кальцію в процесах згортання крові. Загальний вміст йонів Кальцію в організмі дорослої людини складає приблизно 1050 г, 99% від цієї кількості міститься у складі кісток у вигляді важкорозчинних фосфатів складу Са₃(РО₄)₂. При нестачі в організмі йонів Кальцію в дитячому віці (менше 0,7 г на добу) утворюється хрящоподібна тканина, розвивається рахіт з такими наслідками, як викривлення кісток ніг, рук, грудної клітини, хребту. В крові міститься приблизно 12 ммоль/л йонів Кальцію, а в плазмі крові 4,5-5,7 ммоль/л. Велику роль йони Кальцію відіграють в забезпеченні нормального функціонування нервової, м`язової, та серцево-судинної систем.

Загальна місткість йонів Магнію в організмі дорослої людини складає, в середньому, 28 г, притому 9 г міститься у складі внутрішньої та позаклітинної рідин. Основна роль Магнію ґрунтується в стимулюванні активності ферментів вуглеводного обміну, а також у зниженні збудливості центральної нервової системи. Магній активно впливає на обмін в організмі йонів Калію та Кальцію, при нестачі якого розвивається гіперкалімія. Споживання надмірної кількості сполук Магнію призводить до витіснення йонів Кальцію з кісткової тканини, а нестача йонів Магнію в крові призводить до відкладання важкорозчинних солей Кальцію в нирках, м’язах, серці та на стінках артерій.

В значно менших концентраціях, ніж йонів Натрію, Калію, Магнію та Кальцію у складі рідин внутрішнього середовища організму людини присутні понад 50 йонів інших елементів, більша частина яких знаходиться у формі комплексних сполук. Навіть при незначних концентраціях, більшість з них відіграють значущу роль в процесах обміну речовин та енергії, що безперервно відбуваються в організмі людини.

Для розуміння протікання багатьох фізіологічних процесів необхідно знати певні закономірності, яким підлягають розчини електролітів.

Дата добавления: 2014-11-25