Hva er en saltbro i kjemi?

Begrepet saltbro har to distinkte bruksområder i kjemi.Den opprinnelige bruken beskrev en elektrisk ledende gelforening mellom to halvceller av en voltaisk celle innen elektrokjemi.Den andre er bruken av et eksternt, litt polært molekyl for å skape en bro mellom seksjoner av et makromolekyl som ville frastøte hverandre uten inngripen av en saltbro.Et nytt felt, supramolekylær kjemi, i praktisk utvikling siden omtrent 1960, utnytter saltbroer for å skape svært detaljerte strukturer.

I en voltaisk celle, også kalt en galvanisk celle, finner en elektrokjemisk reaksjon sted på to separate fysiske steder kalt halvceller.Halvparten av en oksidasjonsreduksjon (redoks) reaksjon forekommer i hver halvcelle.Alessandro Volta demonstrerte det grunnleggende prinsippet ved å stable sink og sølvskiver, atskilt med papirskiver mettet i saltvann, broen, i ca 1800. Ved å stable flere av disse sink-bro-silver-disksettene, var han i stand til å oppdage et elektrisk støtDa han berørte begge ender samtidig.

En ekte batteriscelle ble konstruert i 1836 av John Frederick Daniell, som brukte sink og kobber.En stripe av hvert metall ble dyppet i en løsning av sitt eget metallion.De to stripene ble koblet sammen med tråd og de to løsningene med et porøst keramisk rør fylt med saltvann, saltbroen.

Hvis en saltbro ikke brukes i en batteriscelle, oppstår reaksjonen direkte, og elektronstrømmen kan ikke rettes gjennom ledningen.Saltbroen leder bare ladningen på ionet via saltionene.Ingen ioner fra redoksreaksjonen reiser gjennom broen.

Supramolekylær kjemi gir en innovativ tilnærming til feltet nanoteknologi.Nanoskala strukturer, 1 til 100 nanometer (0,00000004 til 0,0000004 tommer), er typisk fremstilt ved å piske ned større strukturer ved bruk av elektronbombardement eller andre teknikker.Supramolekylær kjemi forsøker å skape strukturer ved å etterligne naturen til selvmontering.Selvmontering oppstår når en makromolekyl bygger seg ved å legge til grunnleggende komponenter i en trinnvis prosedyre.Den får nye enheter, som igjen får molekylet til å brette og bøye seg på en måte å tiltrekke og binde den neste komponenten, og til slutt oppnå en presis, tredimensjonal struktur.

Deoxyribonucleic acid (DNA) er selvmontert i cellenved en sammenleggbar og omfoldingsprosess.Når hver fold er laget, blir nye funksjonelle grupper, sidegrupper av mer reaktive atomer satt i en attraksjonsposisjon eller frastøtning.Når molekylene beveger seg for å la de funksjonelle gruppene være nærmere eller lenger fra hverandre, lages det en fold.Hydrogenbinding, en svak intermolekylær, eller, i tilfelle av makromolekyler, en svak intramolekylær tiltrekning mellom litt negative hydroksylgrupper og litt positive protongrupper dirigerer foldingsprosessen.

Noen ganger må en fold eller bøyning oppstå i en naturligeller syntetisk makromolekyl på et sted der milde frastøtende krefter eksisterer.Et annet lite molekyl, kalt en saltbro, kan samkjøre seg på riktig sted, der den kan bygge bro over de motstridende kreftene.I stedet for å skyve folden åpen, som den uhåndterte delen gjør, strammer saltbroen gapet og cinches i makromolekylet.Utvalget av saltbroen er veldig krevende;Det kreves en eksakt passform fysisk og ansvarlig distribusjon.Supramolekylære kjemikere studerer naturlige makromolekyler for å forstå og bruke saltbroer i konstruksjonen av nyttige nanostrukturer.