Models and mechanisms of Hofmeister effects in electrolyte solutions, and colloid and protein systems revisited

Chemical Society Reviews

Volumn 43, Issue 21, 2014, Pages 7358-7377

  Salis, Andrea ^a,b   Ninham, Barry W ^b  

^a UNIVERSITY OF CAGLIARI   (Italy)

^b AUSTRALIAN NATIONAL UNIVERSITY   (Australia)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COLLOID; ELECTROLYTE; INORGANIC SALT; ION; PROTEIN; PROTEIN AGGREGATE; SOLUTION AND SOLUBILITY; WATER;

ANIMAL; CHEMICAL MODEL; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; COLLOID; HUMAN; PRECIPITATION; SOLUTION AND SOLUBILITY;

ANIMALS; CHEMICAL PRECIPITATION; COLLOIDS; ELECTROLYTES; HUMANS; IONS; MODELS, CHEMICAL; MODELS, MOLECULAR; PROTEIN AGGREGATES; PROTEINS; SALTS; SOLUTIONS; WATER;

EID: 84907831044     PISSN: 03060012     EISSN: 14604744     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c4cs00144c     Document Type: Review

References (168)

1. F. Hofmeister Arch. Exp. Pathol. Pharmakol. 1888 24 247 260
2. W. Kunz J. Henle B. W. Ninham Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2004 9 19 37
3. J. Lyklema Adv. Colloid Interface Sci. 2003 100-102 1 12
4. P. Jungwirth P. S. Cremer Nat. Chem. 2014 6 261 263
5. P. Lo Nostro B. W. Ninham Chem. Rev. 2012 112 2286 2322
6. B. W. Ninham and P. Lo Nostro, Molecular Forces and Self Assembly-In Colloid, Nano Sciences and Biology, Cambridge University Press, Cambridge, 2010
7. W. Kunz P. Lo Nostro B. W. Ninham Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2004 9 1 18
8. V. M. Born Z. Phys. 1919 1 45 48
9. R. A. Robinson and R. H. Stokes, Electrolyte Solutions, Butterworth, London, 2nd edn, 1970
10. A. Salis M. C. Pinna D. Bilaničová M. Monduzzi P. Lo Nostro B. W. Ninham J. Phys. Chem. B 2006 110 2949 2956
11. P. Bauduin F. Nohmie D. Touraud R. Neueder W. Kunz B. W. Ninham J. Mol. Liq. 2006 123 14 19
12. G. Jones M. Dole J. Am. Chem. Soc. 1929 51 2950 2964
13. V. S. J. Craig Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2004 9 178 184
14. S. Murgia M. Monduzzi B. W. Ninham Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2004 9 102 106
15. S. Murgia F. Portesani B. W. Ninham M. Monduzzi Chem.-Eur. J. 2006 12 7689 7698
16. S. Murgia G. Palazzo M. Mamusa S. Lampis M. Monduzzi Phys. Chem. Chem. Phys. 2011 13 9238 9245
17. Y. Zhang S. Furyk D. E. Bergbreiter P. S. Cremer J. Am. Chem. Soc. 2005 127 14505 14510
18. B. A. Deyerle Y. Zhang Langmuir 2011 27 9203 9210
19. J. Morag M. Dishon U. Sivan Langmuir 2013 29 6317 6322
20. A. Salis D. F. Parsons M. Boström L. Medda B. Barse B. W. Ninham M. Monduzzi Langmuir 2010 26 2484 2490
21. A. Salis M. S. Bhattacharyya M. Monduzzi J. Phys. Chem. B 2010 114 7996 8001
22. S. Rossi P. Lo Nostro M. Lagi B. W. Ninham P. Baglioni J. Phys. Chem. B 2007 111 10510 10519
23. H.-K. Kim E. Tuite B. Nordén B. W. Ninham Eur. Phys. J. E 2001 4 411 417
24. K. Toth E. Sedlak M. Sprinzl G. Zoldak Biochim. Biophys. Acta, Proteins Proteomics 2008 1784 789 795
25. R. Varhac N. Tomásková M. Fabián E. Sedlák Biophys. Chem. 2009 144 21 26
26. M. C. Pinna P. Bauduin D. Tourand M. Monduzzi B. W. Ninham W. Kunz J. Phys. Chem. B 2005 109 16511 16514
27. M. C. Pinna A. Salis M. Monduzzi B. W. Ninham J. Phys. Chem. B 2005 109 5406 5408
28. A. Salis D. Bilaničová B. W. Ninham M. Monduzzi J. Phys. Chem. B 2007 111 1149 1156
29. Y. Zhang P. S. Cremer Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009 106 15249 15253
30. P. Lo Nostro N. Peruzzi M. Severi B. W. Ninham P. Baglioni J. Am. Chem. Soc. 2010 132 6571 6577
31. L. Medda B. Barse F. Cugia M. Boström D. F. Parsons B. W. Ninham M. Monduzzi A. Salis Langmuir 2012 28 16355 16363
32. Y. R. Gokarn R. M. Fesinmeyer A. Saluja V. Razinkov S. F. Chase T. M. Laue D. N. Brems Protein Sci. 2011 20 580 587
33. A. Salis F. Cugia D. F. Parsons B. W. Ninham M. Monduzzi Phys. Chem. Chem. Phys. 2012 14 4343 4346
34. L. Medda A. Salis E. Magner Phys. Chem. Chem. Phys. 2012 14 2875 2883
35. P. Lo Nostro B. W. Ninham A. Lo Nostro G. Pesavento L. Fratoni P. Baglioni Phys. Biol. 2005 2 1 7
36. W. Kunz, Specific Ion Effects, World Scientific Publishing, Singapore, 2010
37. M. G. Cacace E. M. Landau J. J. Ramsden Q. Rev. Biophys. 1997 30 241 277
38. W. Kunz Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2010 15 34 39
39. Y. Zhang P. S. Cremer Curr. Opin. Chem. Biol. 2006 10 658
40. Y. Zhang P. S. Cremer Annu. Rev. Phys. Chem. 2010 61 63 83
41. D. F. Parsons M. Bostrom P. Lo Nostro B. W. Ninham Phys. Chem. Chem. Phys. 2011 13 12352 12367
42. P. Jungwirth D. J. Tobias Chem. Rev. 2005 106 1259 1281
43. K. S. Pitzer G. Mayorga J. Phys. Chem. 1973 77 2300 2308
44. K. D. Collins Biophys. J. 1997 72 65 76
45. M. Boström F. W. Tavares S. Finet F. Skouri-Panet A. Tardieu B. W. Ninham Biophys. Chem. 2005 117 217 224
46. B. W. Ninham V. Yaminsky Langmuir 1997 13 2097 2108
47. M. Boström B. Ninham Colloids Surf., A 2006 291 24
48. M. Boström D. R. M. Williams B. W. Ninham Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2004 9 48 52
49. M. Boström V. Deniz B. W. Ninham G. Franks Adv. Colloid Interface Sci. 2006 5 123 126
50. N. Peruzzi B. W. Ninham P. Lo Nostro P. Baglioni J. Phys. Chem. B 2012 116 14398 14405
51. D. Bilaničová A. Salis B. W. Ninham M. Monduzzi J. Phys. Chem. B 2008 112 12066 12072
52. T. T. Duignan D. F. Parsons B. W. Ninham J. Phys. Chem. B 2013 117 9412 9420
53. T. T. Duignan D. F. Parsons B. W. Ninham J. Phys. Chem. B 2013 117 9421 9429
54. B. W. Ninham T. T. Duignan D. F. Parsons Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2011 16 612 617
55. T. T. Duignan D. F. Parsons B. W. Ninham Chem. Phys. Lett. 2014 608 55 59
56. M. Lund B. Jagoda-Cwiklik C. E. Woodward R. Vàcha P. Jungwirth J. Phys. Chem. Lett. 2010 1 300 303
57. A. P. dos Santos Y. Levin Phys. Rev. Lett. 2011 106 167801
58. Y. Levin A. P. dos Santos A. Diehl Phys. Rev. Lett. 2009 103 257802
59. M. Henry Cell. Mol. Biol. 2005 51 677 702
60. B. T. Robertson J. Biol. Chem. 1911 9 303
61. J. Loeb Science 1920 LII 449 456
62. K. H. Gustavson, in In Colloid Symposium Monograph, ed., H. B. Weiser, The Chemical Catalog Company Inc., New York, 1926
63. A. A. Green J. Biol. Chem. 1932 95 47 66
64. A. W. Adamson, A Textbook of Physical Chemistry, Academic Press, New York, 2nd edn, 1979
65. J. M. L. Poiseuille Ann. Chim. Phys. 1847 21 76 109
66. T. G. Kujumzelis Z. Phys. 1938 110 742
67. S. T. Hyde, in Aqua Incognita: why ice floats on water and Galileo 400 years on, ed., B. W. Ninham, and, P. Lo Nostro, Connor Court Publishers, Ballarat, 2014, pp. 142-171
68. M. Henry, in Aqua Incognita: why ice floats on water and Galileo 400 years on, ed., B. W. Ninham, and, P. Lo Nostro, Connor Court Publishers, Ballarat, 2014, pp. 34-99
69. K. D. Collins Methods 2004 34 300 311
70. D. W. Smith J. Chem. Educ. 1977 54 540
71. K. D. Collins M. W. Washabaugh Q. Rev. Biophys. 1985 18 323 422
72. N. Schwierz D. Horinek R. R. Netz Langmuir 2013 29 2602 2614
73. M. M. Ries-Kautt A. F. Ducruix J. Biol. Chem. 1989 264 745 748
74. N. Schwierz D. Horinek R. R. Netz Langmuir 2010 26 7370 7379
75. J. M. Borah S. Mahiuddin N. Sarma D. F. Parsons B. W. Ninham Langmuir 2011 27 8710 8717
76. L. Miao H. Qin P. Koehl J. Song FEBS Lett. 2011 585 3126 3132
77. L. Medda C. Carucci D. F. Parsons B. W. Ninham M. Monduzzi A. Salis Langmuir 2013 29 15350 15358
78. A. W. Omta M. F. Kropman S. Woutersen H. J. Bakker Science 2004 301 347 349
79. P. Debye E. Hückel Phys. Z. 1923 24 185
80. E. A. Guggenheim Phil. Mag. Series 7 1935 19 88 643
81. C. W. Davies J. Chem. Soc. 1938 2093 2098
82. R. W. Gurney, Ionic Processes In Solution, McGraw-Hill, 1953
83. P. S. Ramanathan H. L. Friedman J. Chem. Phys. 1971 54 1086 1099
84. B. A. Pailthorpe D. J. Mitchell B. W. Ninham J. Chem. Soc., Faraday Trans. 2 1984 80 115 139
85. M. A. Knackstedt B. W. Ninham J. Phys. Chem. 1996 100 1330 1335
86. W. Kunz and R. Neueder, in Specific Ion Effects, ed., W. Kunz, World Scientific Publishing, Singapore, 2010, pp. 3-53
87. P. S. Ramanathan H. L. Friedman J. Chem. Phys. 1971 54 1086 1099
88. S. Marčelja N. Radić Chem. Phys. Lett. 1976 42 129 130
89. S. Marcelja Croat. Chem. Acta 1977 49 347 358
90. S. Marcelja D. J. Mitchell B. W. Ninham M. J. Sculley J. Chem. Soc., Faraday Trans. 2 1977 73 630 648
91. R. M. Pashley P. M. McGuiggan B. W. Ninham J. Brady D. F. Evans J. Phys. Chem. 1986 90 1637
92. D. F. Evans M. Allen B. W. Ninham A. Fouda J. Solution Chem. 1984 13 87 101
93. D. F. Evans D. J. Mitchell B. W. Ninham J. Phys. Chem. 1984 88 6344 6348
94. U. Mohanty B. W. Ninham I. Oppenheim Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1996 93 4342 4344
95. D. F. Evans B. W. Ninham J. Phys. Chem. 1983 87 5025 5032
96. G. G. Warr C. J. Drummond F. Grieser B. W. Ninham D. F. Evans J. Phys. Chem. 1986 90 4581 4586
97. S. T. Hyde B. W. Ninham T. Zemb J. Phys. Chem. 1989 93 1464 1471
98. K. Fontell A. Ceglie B. Lindman B. Ninham Acta Chem. Scand., Ser. A 1986 40 247 256
99. M. Dubois T. Zemb N. Fuller R. P. Rand V. A. Parsegian J. Chem. Phys. 1998 108 7855 7869
100. T. Zemb D. Gazeau M. Dubois T. Gulikkrzywicki Europhys. Lett. 1993 21 759 766
101. F. Caboi M. Monduzzi Langmuir 1996 12 3548 3556
102. H. I. Petrache T. Zemb L. Belloni V. A. Parsegian Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006 103 7982 7987
103. R. M. Pashley P. M. McGuiggan B. W. Ninham J. Phys. Chem. 1986 90 5841 5845
104. J. L. Parker H. K. Christenson B. W. Ninham J. Phys. Chem. 1988 92 4155 4159
105. S. Murgia M. Monduzzi G. Palazzo Langmuir 2012 28 1283 1289
106. J. E. Brady D. F. Evans G. G. Warr F. Grieser B. W. Ninham J. Phys. Chem. 1986 90 1853 1859
107. V. Chen D. F. Evans B. W. Ninham J. Phys. Chem. 1987 91 1823 1826
108. M. Nydén O. Söderman P. Hansson Langmuir 2001 17 6794 6803
109. B. W. Ninham D. F. Evans Faraday Discuss. Chem. Soc. 1986 81 1 17
110. M. E. Karaman B. W. Ninham R. M. Pashley J. Phys. Chem. 1994 98 11512 11518
111. R. M. Pashley P. M. McGuiggan B. W. Ninham D. F. Evans Science 1985 229 1088 1089
112. H. K. Christenson J. Fang B. W. Ninham J. L. Parker J. Phys. Chem. 1990 94 8004 8006
113. M. E. Karaman B. W. Ninham R. M. Pashley J. Phys. Chem. 1996 100 15503 15507
114. R. M. Pashley J. Phys. Chem. B 2003 107 1714 1720
115. M. Alfridsson B. Ninham S. Wall Langmuir 2000 16 10087 10091
116. M. Lagi P. Lo Nostro E. Fratini B. W. Ninham P. Baglioni J. Phys. Chem. B 2006 111 589 597
117. J. N. Butler and D. R. Cogley, Ionic Equlibrium: Solubility and pH Calculations, John Wiley & Sons, New York, 1998
118. H. N. Po N. M. Senozan J. Chem. Educ. 2001 78 1499
119. R. P. Buck S. Rondinini A. K. Covington F. G. K. Baucke C. M. A. Brett M. F. Camoes M. J. T. Milton T. Mussini R. Naumann K. W. Pratt P. Spitzer G. S. Wilson Pure Appl. Chem. 2002 74 2169 2200
120. M. A. Will N. A. Clark J. E. Swain J. Assist. Reprod. Genet. 2011 28 711 724
121. Y. Zhai J. Bloch M. Hömme J. Schaefer T. Hackert B. Philippin V. Schwenger F. Schaefer C. P. Schmitt Pediatr. Nephrol. 2012 27 1165 1177
122. F. Cugia M. Monduzzi B. W. Ninham A. Salis RSC Adv. 2013 3 5882 5888
123. A. E. Voinescu P. Bauduin M. C. Pinna D. Touraud B. W. Ninham W. Kunz J. Phys. Chem. B 2006 110 8870 8876
124. A. Lucas J. Egypt. Arch. 1932 18 62 66
125. F. Franks, Biophysics and Biochemistry at Low Temperatures, Cambridge University Press, Cambridge, 1985
126. V. S. J. Craig B. W. Ninham R. M. Pashley Langmuir 1999 15 1562 1569
127. M. Setchenow Ann. Chim. Phys. 1892 25 226 270
128. V. S. J. Craig B. W. Ninham R. M. Pashley J. Phys. Chem. 1993 97 10192 10197
129. R. M. Pashley M. J. Francis M. Rzechowicz Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2008 13 236 244
130. N. Maeda K. J. Rosenberg J. N. Israelachvili R. M. Pashley Langmuir 2004 20 3129 3137
131. J. C. Skou Biochim. Biophys. Acta 1957 23 394 401
132. M. Puckeridge B. E. Chapman A. D. Conigrave S. M. Grieve G. A. Figtree P. W. Kuchel Biophys. J. 2013 104 1676 1684
133. J. C. Skou Angew. Chem., Int. Ed. 1998 37 2320 2328
134. M. Boström E. R. A. Lima E. C. Biscaia F. W. Tavares P. L. Nostro D. F. Parsons V. Deniz B. W. Ninham J. Phys. Chem. B 2009 113 8124 8127
135. K. Collins Biophys. Chem. 2006 119 271 281
136. K. D. Collins Biophys. Chem. 2012 167 43 59
137. Y. Marcus G. Hefter Chem. Rev. 2006 106 4585 4621
138. D. F. C. Morris, in Structure and Bonding, ed., C. K. Jørgensen, J. B. Neilands, R. Nyholm, D. Reinen, and, R. J. P. Williams, Springer, Berlin Heidelberg, 1969, vol. 6, pp. 157-159
139. N. Vlachy M. Drechsler J.-M. Verbavatz D. Touraud W. Kunz J. Colloid Interface Sci. 2008 319 542 548
140. A. Renoncourt N. Vlachy P. Bauduin M. Drechsler D. Touraud J. M. Verbavatz M. Dubois W. Kunz B. W. Ninham Langmuir 2007 23 2376 2381
141. N. Vlachy B. Jagoda-Cwiklik R. Vácha D. Touraud P. Jungwirth W. Kunz Adv. Colloid Interface Sci. 2009 146 42 47
142. J. Kherb S. C. Flores P. S. Cremer J. Phys. Chem. B 2012 116 7389 7397
143. L. A. Bromley AIChE J. 1973 19 313 320
144. K. B. Rembert J. Paterova J. Heyda C. Hilty P. Jungwirth P. S. Cremer J. Am. Chem. Soc. 2012 134 10039 10046
145. Y. Cho Y. Zhang T. Christensen L. B. Sagle A. Chilkoti P. S. Cremer J. Phys. Chem. B 2008 112 13765 13771
146. H. I. Okur J. Kherb P. S. Cremer J. Am. Chem. Soc. 2013 135 5062 5067
147. X. Chen S. C. Flores S.-M. Lim Y. Zhang T. Yang J. Kherb P. S. Cremer Langmuir 2010 26 16447 16454
148. M. Lund L. Vrbka P. Jungwirth J. Am. Chem. Soc. 2008 130 11582 11583
149. J. Mahanty and B. W. Ninham, Dispersion Forces, Academic Press, London, 1976
150. V. A. Parsegian, Van der Waals Forces. A Handbook for Biologists, Chemists, Engineers, and Physicists, Cambridge University Press, 2006
151. L. D. Landau and E. M. Lifshitz, Statistical physics, Pergamon Press, Oxford, 1969
152. D. J. Mitchell B. W. Ninham Chem. Phys. Lett. 1978 53 397 399
153. M. Diesendorf B. W. Ninham J. Math. Phys. 1968 9 745 752
154. R. Kjellander J. Phys. A: Math. Gen. 2006 39 4631 4641
155. E. Wernersson R. Kjellander J. Chem. Phys. 2006 125 154702 154710
156. E. Wernersson R. Kjellander J. Phys. Chem. B 2007 111 14279 14284
157. D. F. Parsons V. Deniz B. W. Ninham Colloids Surf., A 2009 343 57 63
158. D. F. Parsons B. W. Ninham J. Phys. Chem. A 2009 113 1141 1150
159. D. F. Parsons B. W. Ninham Colloids Surf., A 2011 383 2 9
160. A. Salis M. Boström L. Medda F. Cugia B. Barse D. F. Parsons B. W. Ninham M. Monduzzi Langmuir 2011 27 11597 11604
161. M. Boström D. F. Parsons A. Salis B. W. Ninham M. Monduzzi Langmuir 2011 27 9504 9511
162. T. T. Duignan D. F. Parsons B. W. Ninham Chem. Phys. Lett. 2014 608 55 59
163. V. Deniz D. F. Parsons J. Phys. Chem. C 2013 117 16416 16428
164. D. F. Parsons J. Colloid Interface Sci. 2014 427 67 72
165. L. A. Moreira M. Boström B. W. Ninham E. C. Biscaia F. W. Tavares Colloids Surf., A 2006 282-283 457 463
166. M. Wagner K. Reiche A. Blume P. Garidel Colloids Surf., A 2012 415 421 430
167. E. J. W. Verwey J. T. G. Overbeek Trans. Faraday Soc. 1946 42B 117
168. B. Derjaguin Trans. Faraday Soc. 1940 35 203 215