Mitä suolasilta on kemiassa?

Termillä suolasilta on kaksi erilaista käyttöä kemiassa. Alkuperäinen käyttö kuvasi sähköä johtavaa geeliliitosta voltaikkokennon kahden puolikennon välillä sähkökemian alalla. Toinen on ulkoisen, hieman polaarisen molekyylin käyttö sillan luomiseksi makromolekyylin osien väliin, joka torjuu toisiaan ilman suolakallon väliintuloa. Uusi ala, supramolekulaarinen kemia, jota on käytännössä kehitetty noin vuodesta 1960 lähtien, hyödyntää suolasiltoja hyödyntäen erittäin yksityiskohtaisia ​​rakenteita.

Voltikennossa, jota kutsutaan myös galvaaniseksi kennoksi, sähkökemiallinen reaktio tapahtuu kahdessa erillisessä fyysisessä paikassa, joita kutsutaan puolisoluiksi. Puolet hapetus-pelkistys (redoksireaktio) tapahtuu jokaisessa puolisolussa. Alessandro Volta esitti perusperiaatteen pinoamalla sinkki- ja hopealevyjä, jotka oli erotettu suolaveteen kyllästetyillä paperilevyillä, silta noin vuonna 1800. Pinoamalla useita näistä sinkkisilta-hopea-kiekkosarjoista hän pystyi havaitsemaan sähköiskun kun hän kosketti molempia päitä samanaikaisesti.

Todellisen akkukennon rakensi vuonna 1836 John Frederick Daniell, joka käytti sinkkiä ja kuparia. Jokaisen metallin liuska kastettiin oman metalli -ionin liuokseen. Kaksi liuskaa yhdistettiin langalla ja kaksi liuosta huokoisella keraamisella letkulla, joka oli täytetty suolavedellä, suolasilta.

Jos paristokennossa ei käytetä suolasiltaa, reaktio tapahtuu suoraan eikä elektronivirtaa voida ohjata langan läpi. Suolasilta johtaa vain ionin varausta suolaioniensa kautta. Mitään redoksireaktion ioneja ei kulje sillan läpi.

Supramolekulaarinen kemia tarjoaa innovatiivisen lähestymistavan nanotekniikan alalle. Nanomittakaavan rakenteet, 1-100 nanometriä (0.00000004 – 0.0000004 tuumaa), valmistetaan tyypillisesti pienentämällä suurempia rakenteita käyttäen elektronipommitusta tai muita tekniikoita. Supramolekulaarinen kemia yrittää luoda rakenteita matkimalla luonnon tapaa kokoontua. Itse kokoonpano tapahtuu, kun makromolekyyli rakentaa itsensä lisäämällä peruskomponentteja vaiheittain. Se saa uusia yksiköitä, mikä puolestaan ​​saa molekyylin taittumaan ja taipumaan siten, että se houkuttelee ja sitoo seuraavan komponentin ja saavuttaa lopulta tarkan, kolmiulotteisen rakenteen.

Deoksiribonukleiinihappo (DNA) kootaan itse soluun taittamalla ja uudelleen taittamalla. Kun jokainen taitto tehdään, uudet funktionaaliset ryhmät, reaktiivisempien atomien sivuryhmät, asetetaan vetovoima- tai vastenmielisyyteen. Kun molekyylit liikkuvat, jotta funktionaaliset ryhmät voivat olla lähempänä tai kauempana toisistaan, tehdään taitto. Vetysidos, heikko molekyylien välinen tai makromolekyylien tapauksessa heikko molekyylisisäinen vetovoima hieman negatiivisten hydroksyyliryhmien ja hieman positiivisten protoniryhmien välillä ohjaa taittoprosessia.
Joskus taitoksen tai mutkan on tapahduttava joko luonnollisessa tai synteettisessä makromolekyylissä paikassa, jossa on lieviä vastenmielisiä voimia. Toinen pieni molekyyli, jota kutsutaan suolisillaksi, voi kohdistua oikeaan kohtaan, jossa se voi ylittää vastakkaiset voimat. Sen sijaan että työntäisi taitetta auki, kuten sillaton osa tekee, suolasilta kiristää aukon ja ryntää makromolekyyliin. Suolasillan valinta on erittäin vaativaa; tarkka sovitus vaaditaan fyysisesti ja vastuunjaossa. Supramolekulaariset kemistit tutkivat luonnollisia makromolekyylejä ymmärtääkseen ja käyttääkseen suolisiltoja hyödyllisten nanorakenteiden rakentamisessa.