Hvad er en saltbro i kemi?

Udtrykket Salt Bridge har to forskellige anvendelser i kemi.Den oprindelige anvendelse beskrev en elektrisk ledende gelforening mellem to halvceller af en voltaisk celle inden for elektrokemi.Det andet er brugen af et eksternt, let polært molekyle til at skabe en bro mellem sektioner af et makromolekyle, der ville afvise hinanden uden indgriben fra en saltbro.Et nyt felt, supramolekylær kemi, i praktisk udvikling siden omkring 1960, drager fordel af saltbroer for at skabe meget detaljerede strukturer.

I en voltaisk celle, også kaldet en galvanisk celle, finder en elektrokemisk reaktion sted på to separate fysiske placeringer kaldet halvceller.Halvdelen af en oxidationsreduktionsreaktion (redox) forekommer i hver halvcelle.Alessandro Volta demonstrerede det grundlæggende princip ved at stable zink- og sølvdiske, adskilt med papirdiske mættet i saltvand, broen, i omkring 1800. Ved at stable flere af disse zink-bro-sølv disksæt var han i stand til at opdage et elektrisk stødDa han rørte ved begge ender samtidigt.

En ægte battercelle blev konstrueret i 1836 af John Frederick Daniell, der brugte zink og kobber.En strimmel af hvert metal blev dyppet i en opløsning af sin egen metalion.De to strimler blev forbundet med tråd, og de to opløsninger ved et porøst keramisk slange fyldt med saltvand, saltbroen.

Hvis der ikke anvendes en saltbro i en battercelle, forekommer reaktionen direkte, og elektronstrømmen kan ikke ledes gennem ledningen.Saltbroen udfører kun ladningen på ionen via dens saltioner.Ingen ioner fra redoxreaktionen rejser gennem broen.

Supramolekylær kemi tilvejebringer en innovativ tilgang til området nanoteknologi.Nanoskala strukturer, 1 til 100 nanometer (0,00000004 til 0,0000004 inches), fremstilles typisk ved at nedbryde større strukturer ved hjælp af elektronbombardement eller andre teknikker.Supramolekylær kemi forsøger at skabe strukturer ved at efterligne naturens måde at selv samlives på.Selvmontering forekommer, når et makromolekyle bygger sig ved at tilføje basale komponenter i en trinvis procedure.Det får nye enheder, som igen får molekylet til at foldes og bøjes på en måde at tiltrække og binde den næste komponent og til sidst opnå en præcis, tredimensionel struktur.

Deoxyribonucleic acid (DNA) er selvmonteret i cellenved en foldning og genfoldningsproces.Efterhånden som hver fold er lavet, sættes nye funktionelle grupper, sidegrupper med mere reaktive atomer, i en position af tiltrækning eller frastødelse.Når molekylerne bevæger sig for at give de funktionelle grupper mulighed for at være tættere eller længere fra hinanden, fremstilles der en fold.Hydrogenbinding, en svag intermolekylær eller, i tilfælde af makromolekyler, en svag intramolekylær attraktion mellem lidt negative hydroxylgrupper og lidt positive protongrupper dirigerer foldningsprocessen.

Til tider skal en fold eller bøjning forekomme i enten en naturligeller syntetisk makromolekyle på et sted, hvor milde frastødende kræfter findes.Et andet lille molekyle, kaldet en saltbro, kan justere sig på det rigtige sted, hvor det kan bygge bro over de modsatte kræfter.I stedet for at skubbe folden op, som det ubroede afsnit gør, strammer Salt Bridge kløften og cinches i makromolekylet.Valget af Salt Bridge er meget krævende;En nøjagtig pasform kræves fysisk og ansvarlig distribution.Supramolekylære kemikere studerer naturlige makromolekyler for at forstå og bruge saltbroer til konstruktion af nyttige nanostrukturer.