En química, ¿qué es un puente de sal?

El término puente de sal tiene dos usos distintos en química. El uso original describió una unión de gel eléctricamente conductor entre dos medias celdas de una celda voltaica en el campo de la electroquímica. El segundo es el uso de una molécula externa ligeramente polar para crear un puente entre las secciones de una macromolécula que se repelen entre sí sin la intervención de un puente de sal. Un nuevo campo, la química supramolecular, en desarrollo práctico desde aproximadamente 1960, aprovecha los puentes de sal para crear estructuras altamente detalladas.

En una celda voltaica, también llamada celda galvánica, se produce una reacción electroquímica en dos ubicaciones físicas separadas llamadas medias celdas. La mitad de una reacción de oxidación-reducción (redox) ocurre en cada media celda. Alessandro Volta demostró el principio básico al apilar discos de zinc y plata, separados por discos de papel saturados en agua salada, el puente, alrededor de 1800. Al apilar varios de estos juegos de discos de puente de zinc-plata, pudo detectar una descarga eléctrica cuando tocó ambos extremos simultáneamente.

John Frederick Daniell, quien utilizó zinc y cobre, construyó una verdadera celda de batería en 1836. Se sumergió una tira de cada metal en una solución de su propio ion metálico. Las dos tiras estaban conectadas por cable y las dos soluciones por un tubo de cerámica poroso lleno de agua salada, el puente de sal.

Si no se emplea un puente de sal en una celda de batería, la reacción se produce directamente y el flujo de electrones no se puede dirigir a través del cable. El puente de sal conduce solo la carga del ion a través de sus iones de sal. Ningún ión de la reacción redox viaja a través del puente.

La química supramolecular proporciona un enfoque innovador en el campo de la nanotecnología. Las estructuras a nanoescala, de 1 a 100 nanómetros (0.00000004 a 0.0000004 pulgadas), generalmente se fabrican reduciendo estructuras más grandes usando bombardeo electrónico u otras técnicas. La química supramolecular intenta crear estructuras imitando la forma de autoensamblaje de la naturaleza. El autoensamblaje ocurre cuando una macromolécula se construye sola al agregar componentes básicos en un procedimiento paso a paso. Obtiene nuevas unidades, lo que a su vez hace que la molécula se pliegue y doble para atraer y unir el siguiente componente, logrando finalmente una estructura tridimensional precisa.

El ácido desoxirribonucleico (ADN) se autoensambla en la célula mediante un proceso de plegado y replegamiento. A medida que se hace cada pliegue, los nuevos grupos funcionales, grupos laterales de átomos más reactivos, se colocan en una posición de atracción o repulsión. A medida que las moléculas se mueven para permitir que los grupos funcionales estén más cerca o más separados, se forma un pliegue. El enlace de hidrógeno, un débil intermolecular o, en el caso de las macromoléculas, una débil atracción intramolecular entre grupos hidroxilo ligeramente negativos y grupos de protones ligeramente positivos dirige el proceso de plegamiento.

En ocasiones, es necesario que se produzca un pliegue o doblez en una macromolécula natural o sintética en un lugar donde existen fuerzas repulsivas leves. Una segunda molécula pequeña, llamada puente de sal, puede alinearse en el lugar correcto, donde puede unir las fuerzas opuestas. En lugar de abrir el doblez, como lo hace la sección sin puente, el puente de sal aprieta el espacio y se traba en la macromolécula. La selección del puente de sal es muy exigente; Se requiere un ajuste exacto físicamente y a cargo de la distribución. Los químicos supramoleculares estudian macromoléculas naturales para comprender y utilizar puentes salinos en la construcción de nanoestructuras útiles.