In chimica, cos'è un ponte sul sale?
Il termine ponte salino ha due usi distinti in chimica. L'uso originale descriveva un'unione gel elettricamente conduttiva tra due semicelle di una cella voltaica nel campo dell'elettrochimica. Il secondo è l'uso di una molecola esterna, leggermente polare, per creare un ponte tra le sezioni di una macromolecola che si respingerebbe a vicenda senza l'intervento di un ponte salino. Un nuovo campo, la chimica supramolecolare, in sviluppo pratico dal 1960 circa, sfrutta i ponti salini per creare strutture altamente dettagliate.
In una cella voltaica, chiamata anche cella galvanica, si verifica una reazione elettrochimica in due posizioni fisiche separate chiamate semicelle. La metà di una reazione di riduzione dell'ossidazione (redox) si verifica in ogni semicella. Alessandro Volta ha dimostrato il principio di base impilando dischi di zinco e argento, separati da dischi di carta saturi di acqua salata, il ponte, nel 1800 circa. Impilando molti di questi set di dischi di zinco-ponte-argento, è stato in grado di rilevare una scossa elettrica quando ha toccato entrambe le estremità contemporaneamente.
Una vera batteria fu costruita nel 1836 da John Frederick Daniell, che utilizzava zinco e rame. Una striscia di ogni metallo è stata immersa in una soluzione del proprio ione metallico. Le due strisce erano collegate via filo e le due soluzioni da un tubo di ceramica porosa riempito con acqua salata, il ponte salato.
Se un ponte salino non viene impiegato in una cella della batteria, la reazione si verifica direttamente e il flusso di elettroni non può essere diretto attraverso il filo. Il ponte salino conduce solo la carica sullo ione attraverso i suoi ioni sale. Nessun ione dalla reazione redox attraversa il ponte.
La chimica supramolecolare offre un approccio innovativo nel campo della nanotecnologia. Le strutture su scala nanometrica, da 1 a 100 nanometri (da 0,00000004 a 0,0000004 pollici), sono in genere fabbricate frullando strutture più grandi usando il bombardamento di elettroni o altre tecniche. La chimica supramolecolare tenta di creare strutture imitando il modo di auto-assemblaggio della natura. L'autoassemblaggio si verifica quando una macromolecola si costruisce aggiungendo componenti di base in una procedura graduale. Ottiene nuove unità, che a loro volta fanno piegare e piegare la molecola in modo da attrarre e legare il componente successivo, ottenendo infine una struttura tridimensionale precisa.
L'acido desossiribonucleico (DNA) è autoassemblato nella cellula mediante un processo di piegatura e ripiegatura. Man mano che viene fatta ogni piega, nuovi gruppi funzionali, gruppi laterali di atomi più reattivi, vengono messi in una posizione di attrazione o repulsione. Mentre le molecole si muovono per consentire ai gruppi funzionali di essere più vicini o più distanti, viene creata una piega. Il legame idrogeno, un debole intermolecolare o, nel caso delle macromolecole, una debole attrazione intramolecolare tra gruppi ossidrilici leggermente negativi e gruppi protonici leggermente positivi dirige il processo di piegatura.
A volte, è necessario che si verifichi una piega o una piega in una macromolecola naturale o sintetica in un luogo in cui esistono forze repulsive lievi. Una seconda piccola molecola, chiamata ponte salino, può allinearsi nel punto corretto, dove può colmare le forze opposte. Invece di spalancare la piega, come fa la sezione libera, il ponte salino restringe lo spazio e agisce nella macromolecola. La selezione del ponte salino è molto impegnativa; una misura esatta è necessaria per la distribuzione fisica e responsabile. I chimici supramolecolari studiano le macromolecole naturali per comprendere e utilizzare i ponti salini nella costruzione di utili nanostrutture.