En chimie, qu'est-ce qu'un pont de sel?
Le terme pont de sel a deux utilisations distinctes en chimie. L'utilisation originale décrivait une liaison de gel électriquement conductrice entre deux demi-cellules d'une cellule voltaïque dans le domaine de l'électrochimie. La seconde est l’utilisation d’une molécule externe légèrement polaire pour créer un pont entre les sections d’une macromolécule qui se repoussent sans l’intervention d’un pont de sel. Un nouveau domaine, la chimie supramoléculaire, en développement pratique depuis environ 1960, tire parti des ponts de sel pour créer des structures extrêmement détaillées.
Dans une cellule voltaïque, également appelée cellule galvanique, une réaction électrochimique a lieu dans deux emplacements physiques distincts appelés demi-cellules. La moitié d'une réaction d'oxydoréduction (redox) se produit dans chaque demi-cellule. Alessandro Volta a démontré le principe de base en empilant vers 1800 les disques de zinc et d’argent, séparés par des disques de papier saturés d’eau salée. Il a pu détecter plusieurs décharges électriques en empilant plusieurs de ces disques. quand il a touché les deux extrémités simultanément.
Une véritable cellule de batterie a été construite en 1836 par John Frederick Daniell, qui utilisait du zinc et du cuivre. Une bande de chaque métal a été plongée dans une solution de son propre ion métallique. Les deux bandes étaient reliées par un fil et les deux solutions par un tube en céramique poreux rempli d’eau salée, le pont de sel.
Si aucun pont de sel n'est utilisé dans une cellule de batterie, la réaction se produit directement et le flux d'électrons ne peut pas être dirigé à travers le fil. Le pont de sel ne conduit que la charge de l'ion via ses ions de sel. Aucun ion de la réaction redox ne traverse le pont.
La chimie supramoléculaire offre une approche novatrice dans le domaine des nanotechnologies. Les structures à l'échelle nanométrique, de 1 à 100 nanomètres (0,00000004 à 0,0000004 pouces), sont généralement fabriquées en taillant des structures plus grandes à l'aide d'un bombardement électronique ou d'autres techniques. La chimie supramoléculaire tente de créer des structures en imitant la manière dont la nature s'auto-assemble. L'auto-assemblage se produit lorsqu'une macromolécule se construit en ajoutant des composants de base dans une procédure pas à pas. Il gagne de nouvelles unités, ce qui a pour effet que la molécule se plie et se plie de manière à attirer et à lier le composant suivant, pour finalement obtenir une structure tridimensionnelle précise.
L'acide désoxyribonucléique (ADN) est auto-assemblé dans la cellule par un processus de repliement et de repliement. A chaque pli, de nouveaux groupes fonctionnels, des groupes latéraux d'atomes plus réactifs, sont placés dans une position d'attraction ou de répulsion. Lorsque les molécules se déplacent pour permettre aux groupes fonctionnels d'être plus proches ou plus éloignés, un pli est créé. La liaison hydrogène, une molécule faiblement intermoléculaire ou, dans le cas des macromolécules, une faible attraction intramoléculaire entre des groupes hydroxyle légèrement négatifs et des groupes protons légèrement positifs, dirige le processus de repliement.
Parfois, un pli ou une courbure doit se produire dans une macromolécule naturelle ou synthétique à un endroit où des forces répulsives légères existent. Une deuxième petite molécule, appelée pont de sel, peut s'aligner au bon endroit, où elle peut faire le pont entre les forces opposées. Au lieu de pousser le pli pour l'ouvrir, comme le fait la section sans pont, le pont de sel resserre l'espace et la courbe dans la macromolécule. Le choix du pont de sel est très exigeant; un ajustement exact est requis physiquement et en charge de la distribution. Les chimistes supramoléculaires étudient les macromolécules naturelles pour comprendre et utiliser les ponts de sel dans la construction de nanostructures utiles.