Electrocromatografía capilar

En análisis químico , la electrocromatografía capilar ( CEC ) es una técnica cromatográfica en la que la fase móvil se impulsa a través del lecho cromatográfico por electroósmosis . ^{[1] [2]} La electrocromatografía capilar es una combinación de dos técnicas analíticas, cromatografía líquida de alto rendimiento y electroforesis capilar . La electroforesis capilar tiene como objetivo separar los analitos en función de su relación masa-carga haciendo pasar un alto voltaje a través de los extremos de un tubo capilar , que está lleno con el analito. La cromatografía líquida de alto rendimiento separa los analitos haciéndolos pasar, a alta presión, a través de una columna llena de fase estacionaria . Las interacciones entre los analitos y la fase estacionaria y la fase móvil conducen a la separación de los analitos. En la electrocromatografía capilar, los capilares, llenos de fase estacionaria de HPLC, se someten a un alto voltaje. La separación se logra mediante la migración electroforética de solutos y la partición diferencial.

La electrocromatografía capilar (CEC) combina los principios utilizados en la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) y la cromatografía de alta resolución (CE). La fase móvil se desplaza a través del lecho cromatográfico mediante electroósmosis en lugar de presión (como en la HPLC). La electroósmosis es el movimiento de un líquido inducido por un potencial aplicado a través de un material poroso, un tubo capilar, una membrana o cualquier otro conducto de fluido. El flujo electroosmótico es causado por la fuerza de Coulomb inducida por un campo eléctrico sobre la carga eléctrica móvil neta en una solución. En condiciones alcalinas , los grupos silanol superficiales de la sílice fundida se ionizarán, lo que dará lugar a una superficie con carga negativa. Esta superficie tendrá una capa de iones con carga positiva muy próxima que están relativamente inmovilizados. Esta capa de iones se denomina capa de Stern . El espesor de la doble capa se da mediante la fórmula:

${\displaystyle \delta ={\sqrt {\frac {\epsilon _{r}\epsilon _{0}RT}{2cF^{2}}}}}$

donde ε _r es la permitividad relativa del medio, ε _o es la permitividad del vacío, R es la constante universal de los gases , T es la temperatura absoluta , c es la concentración molar y F es la constante de Faraday

Cuando se aplica un campo eléctrico al fluido (normalmente a través de electrodos colocados en las entradas y salidas), la carga neta en la doble capa eléctrica se ve inducida a moverse por la fuerza de Coulomb resultante. El flujo resultante se denomina flujo electroosmótico. En la CEC, los iones positivos del electrolito añadido junto con el analito se acumulan en la doble capa eléctrica de las partículas del relleno de la columna al aplicar un campo eléctrico, se mueven hacia el cátodo y arrastran con ellos la fase móvil líquida.

La relación entre la velocidad lineal u del líquido en el capilar y el campo eléctrico aplicado viene dada por la ecuación de Smoluchowski como

${\displaystyle u=\epsilon _{r}\epsilon _{0}\zeta E\eta }$

donde ζ es el potencial a través de la capa de Stern ( potencial zeta ), E es la intensidad del campo eléctrico y η es la viscosidad del solvente.

La separación de componentes en CEC se basa en interacciones entre la fase estacionaria y la migración electroforética diferencial de solutos.

Los componentes de un electrocromatógrafo capilar son un vial de muestra , viales de origen y destino, un capilar empaquetado, electrodos, una fuente de alimentación de alto voltaje , un detector y un dispositivo de salida y manejo de datos. El vial de origen, el vial de destino y el capilar se llenan con un electrolito, como una solución tampón acuosa. El capilar se llena con fase estacionaria. Para introducir la muestra, la entrada del capilar se coloca en un vial que contiene la muestra y luego se devuelve al vial de origen (la muestra se introduce en el capilar mediante acción capilar, presión o sifón). La migración de los analitos se inicia entonces mediante un campo eléctrico que se aplica entre los viales de origen y destino y se suministra a los electrodos mediante la fuente de alimentación de alto voltaje. Los analitos se separan a medida que migran debido a su movilidad electroforética y se detectan cerca del extremo de salida del capilar. La salida del detector se envía a un dispositivo de salida y manejo de datos, como un integrador o una computadora. Luego, los datos se muestran como un electroferograma , que informa la respuesta del detector en función del tiempo. Los compuestos químicos separados aparecen como picos con diferentes tiempos de migración en un electroferograma.

Al evitar el uso de presión para introducir la fase móvil en la columna, se obtienen varias ventajas importantes. En primer lugar, el caudal impulsado por presión a través de una columna depende directamente del cuadrado del diámetro de la partícula e inversamente de la longitud de la columna. Esto restringe la longitud de la columna y el tamaño de la partícula; el tamaño de la partícula rara vez es inferior a 3 micrómetros y la longitud de la columna está restringida a 25 cm. El caudal impulsado eléctricamente es independiente de la longitud de la columna y del tamaño. Una segunda ventaja de utilizar electroósmosis para pasar la fase móvil a la columna es el perfil de velocidad de flujo tipo tapón de EOF, que reduce la dispersión de soluto en la columna, lo que aumenta la eficiencia de la columna.

• Electroforesis capilar
• Cromatografía
• Electrocromatografía
• Electroforesis
• Cromatografía líquida de alto rendimiento

• Smith, N. "Electrocromatografía capilar" Disponible en: https://www.beckmancoulter.com/wsrportal/bibliography?docname=AP8508ACECPrimer.pdf
• Bartle, KD Electrocromatografía capilar Publicado por la Royal Society of Chemistry, Cambridge. ISBN 0-85404-530-9