Στη χημεία, τι είναι μια γέφυρα αλατιού;

Ο όρος γέφυρα αλατιού έχει δύο ξεχωριστές χρήσεις στη χημεία.Η αρχική χρήση περιέγραψε μια ηλεκτρικά αγώγιμη ένωση πηκτής μεταξύ δύο μισών κυττάρων ενός βολταϊκού κυττάρου στο πεδίο της ηλεκτροχημείας.Το δεύτερο είναι η χρήση ενός εξωτερικού, ελαφρώς πολικού μορίου για να δημιουργηθεί μια γέφυρα μεταξύ των τμημάτων ενός μακρομόρου που θα απωθούσε ο ένας τον άλλον χωρίς την παρέμβαση μιας γέφυρας αλατιού.Ένα νέο πεδίο, η υπερμοριακή χημεία, στην πρακτική ανάπτυξη από το 1960, εκμεταλλεύεται τις γέφυρες αλατιού για να δημιουργήσει εξαιρετικά λεπτομερείς δομές.

Σε ένα βολταϊκό κύτταρο, που ονομάζεται επίσης γαλβανικό κύτταρο, μια ηλεκτροχημική αντίδραση λαμβάνει χώρα σε δύο ξεχωριστές φυσικές θέσεις που ονομάζονται μισά κύτταρα.Η μισή αντίδραση οξειδωτικής μείωσης (οξειδοαναγωγή) εμφανίζεται σε κάθε μισό κύτταρο.Ο Alessandro Volta κατέδειξε τη βασική αρχή με τη στοίβαξη των δίσκων ψευδαργύρου και αργύρου, χωρισμένους από δίσκους χαρτιού κορεσμένους σε αλμυρό νερό, τη γέφυρα, περίπου το 1800. Με τη στοίβαξη αρκετών από αυτά τα σύνολα δίσκων ψευδαργύρου-γέφυρας, ήταν σε θέση να ανιχνεύσει ένα ηλεκτρικό σοκΌταν άγγιξε και τα δύο άκρα ταυτόχρονα.

Ένα πραγματικό κελί μπαταρίας κατασκευάστηκε το 1836 από τον John Frederick Daniell, ο οποίος χρησιμοποίησε ψευδάργυρο και χαλκό.Μια λωρίδα από κάθε μέταλλο βυθίστηκε σε ένα διάλυμα από το δικό του μεταλλικό ιόν.Οι δύο λωρίδες συνδέθηκαν με σύρμα και τα δύο διαλύματα με πορώδη κεραμικό σωλήνα γεμάτη με αλμυρό νερό, τη γέφυρα αλατιού.

Εάν μια γέφυρα αλατιού δεν χρησιμοποιείται σε ένα κελί μπαταρίας, η αντίδραση συμβαίνει άμεσα και η ροή ηλεκτρονίων δεν μπορεί να κατευθύνεται μέσω του καλωδίου.Η γέφυρα αλατιού διεξάγει μόνο το φορτίο στο ιόν μέσω των ιόντων αλατιού.Δεν υπάρχουν ιόντα από την οξειδοαναγωγική αντίδραση μέσω της γέφυρας.

Η υπερμοριακή χημεία παρέχει μια καινοτόμο προσέγγιση στον τομέα της νανοτεχνολογίας.Οι δομές νανοκλίμακας, 1 έως 100 νανόμετρα (0,00000004 έως 0,0000004 ίντσες), συνήθως κατασκευάζονται με την εκτόξευση μεγαλύτερων δομών χρησιμοποιώντας βομβαρδισμό ηλεκτρονίων ή άλλες τεχνικές.Η υπερμοριακή χημεία προσπαθεί να δημιουργήσει δομές, μιμώντας τον τρόπο αυτοσυναρμολόγησης της φύσης.Η αυτοσυναρμολόγηση εμφανίζεται όταν ένα μακρομόριο χτίζεται με την προσθήκη βασικών στοιχείων σε μια βήμα-σοφό διαδικασία.Κερδίζει νέες μονάδες, οι οποίες με τη σειρά τους προκαλούν το μόριο να διπλώσει και να λυγίσει με τρόπο που να προσελκύει και να δεσμεύει το επόμενο συστατικό, επιτυγχάνοντας τελικά μια ακριβή, τρισδιάστατη δομή.με μια διαδικασία αναδίπλωσης και αναδίπλωσης.Καθώς γίνεται κάθε πτυχή, νέες λειτουργικές ομάδες, πλευρικές ομάδες πιο αντιδραστικών ατόμων, τοποθετούνται σε θέση έλξης ή απάντησης.Καθώς τα μόρια κινούνται για να επιτρέψουν στις λειτουργικές ομάδες να είναι πιο κοντά ή πιο μακριά, γίνεται μια πτυχή.Η συγκόλληση υδρογόνου, ένα αδύναμο διαμοριακό, ή, στην περίπτωση των μακρομορίων, πρέπει να συμβεί μια αδύναμη ενδομοριακή έλξη μεταξύ ελαφρώς αρνητικών υδροξυλικών ομάδων και ελαφρώς θετικών ομάδων πρωτονίων.ή συνθετικό μακρομοϊό σε ένα μέρος όπου υπάρχουν ήπιες απωθητικές δυνάμεις.Ένα δεύτερο μικρό μόριο, που ονομάζεται γέφυρα αλατιού, μπορεί να ευθυγραμμιστεί στο σωστό σημείο, όπου μπορεί να γεφυρώσει τις αντίπαλες δυνάμεις.Αντί να πιέζει το πτυσσόμενο ανοιχτό, όπως το κάνει το μη γραπτό τμήμα, η γέφυρα αλατιού σφίγγει το χάσμα και τα cinches στο μακρομόριο.Η επιλογή της γέφυρας αλατιού είναι πολύ απαιτητική.Απαιτείται ακριβής προσαρμογή φυσικά και σε διανομή φορτίου.Οι υπερμοριακοί χημικοί μελετούν φυσικά μακρομόρια για να κατανοήσουν και να χρησιμοποιήσουν γέφυρες αλατιού στην κατασκευή χρήσιμων νανοδομών.