Flujo Electroosmótico (EOF): Definición y Mecanismo

Es el movimiento del líquido dentro de un capilar de sílice inducido por la aplicación de un campo eléctrico.

Se produce por la interacción entre el campo eléctrico aplicado y la **doble capa eléctrica** que se forma en las paredes cargadas del capilar (habitualmente negativas debido a los grupos silanol -SiO⁻).

Cuando se aplica el campo, los iones de la capa difusa migran hacia el electrodo de carga opuesta, arrastrando consigo el disolvente, generando así un **flujo de líquido** en todo el capilar.

Control del Flujo Electroosmótico (EOF)

1. pH de la Fase Electrolítica (Factor Clave)

• A **pH alto (básico)**: los grupos silanol (-SiO⁻) están desprotonados, lo que aumenta la carga negativa de la pared. Esto resulta en un **EOF elevado** y una **migración más rápida**.

• A **pH bajo (ácido, 2-3)**: los grupos silanol se protonan (-SiOH), reduciendo la carga superficial. Esto provoca que el **EOF disminuya** y los **tiempos de migración sean más largos**.

2. Potencial Aplicado

• A mayor diferencia de potencial (V), mayor es la fuerza eléctrica, lo que **aumenta la velocidad del EOF**.

3. Fuerza Iónica del Electrolito

• Aumentar la concentración de sales (fuerza iónica) comprime la doble capa eléctrica, **reduciendo el EOF**.

• A mayor fuerza iónica, menor es el espesor de la capa difusa, lo que provoca que el **EOF disminuya**. Los aniones y cationes de la sal neutralizan las cargas de la pared capilar.

Orden de Migración de las Especies

a) Sin Invertir el EOF: El EOF se dirige hacia el cátodo (derecha)

• El ánodo (+) se sitúa a la izquierda y el cátodo (−) a la derecha.

• Orden de migración:

  1. **Cationes (+)**: Se ven favorecidos por el campo eléctrico y el EOF.

  2. **Moléculas neutras**: Migran arrastradas solo por el EOF.

  3. **Aniones (−)**: Migran en sentido contrario al campo, pero son arrastrados por el EOF hacia el cátodo.

b) Invirtiendo el EOF

• Para **invertir el EOF**, se modifica la carga superficial del capilar. Esto se logra recubriendo la sílice con policationes o tensioactivos catiónicos.

• Ahora el EOF se dirige hacia el ánodo (izquierda).

• Nuevo orden de migración:

  1. **Aniones (−)**: Favorecidos por el campo eléctrico y el EOF.

  2. **Moléculas neutras**: Migran con el EOF hacia el ánodo.

  3. **Cationes (+)**: Migran en sentido opuesto al EOF, lo que alarga su tiempo de migración.

Cromatografía Electrocinética Capilar (CEC) y Micelar Electrocinética (MEKC)

¿Qué es la Cromatografía Electrocinética Capilar (CEC)?

La **Cromatografía Electrocinética Capilar (CEC)** es una técnica híbrida entre la Cromatografía Líquida de Alta Eficacia (HPLC) y la Electroforesis Capilar (CE).

En lugar de usar presión para movilizar la fase móvil (como en HPLC), la CEC emplea el **flujo electroosmótico (EOF)** generado por la aplicación de un campo eléctrico a lo largo de una columna rellena de fase estacionaria.

• La **separación cromatográfica** se basa en la interacción de los analitos con la fase estacionaria (como en HPLC).

• La **movilización de la fase móvil** se logra mediante el EOF (como en CE).

Ventajas y Desventajas de la CEC frente a HPLC

Ventana de Elución en MEKC (Micellar Electrokinetic Chromatography)

La **ventana de elución en MEKC** (Micellar Electrokinetic Chromatography) es el intervalo de tiempo en el que los analitos pueden separarse en una corrida. Está limitada por dos extremos: por un lado, el **frente del flujo electroosmótico (EOF)**, que es el primero en llegar al detector, y por otro lado, el **tiempo de migración de las micelas**, que son más lentas porque se mueven en sentido contrario al EOF.

Dentro de esta ventana, los compuestos se separan según su **afinidad por las micelas**: cuanto mayor sea su solubilidad en la micela, más tarde eluirán. Si un compuesto no tiene afinidad con las micelas, migrará junto al EOF. Por lo tanto, la **ventana de elución** define el rango efectivo en el que se pueden separar compuestos en MEKC.

Cromatografía de Fase Inversa: Orden de Elución y Optimización

En **cromatografía de fase inversa**, la fase estacionaria es **apolar** y la fase móvil es **polar**. Esto permite que los compuestos polares eluyan antes.

Orden de Elución en Cromatografía de Fase Inversa

Como se mencionó anteriormente, los compuestos **apolares** tienden a quedarse más retenidos en la columna que los **polares**.

ORDEN:

Justificación del Orden de Elución

1. **Ácido butírico**: Muy polar, eluye primero.

2. **Fenol**: Polar (grupo -OH aromático), menos polar que el ácido butírico.

3. **Albúmina**: Es una proteína grande, muy hidrófila en su superficie.

4. **Tolueno**: Apolar, pero más pequeño que el naftaleno o el antraceno, por lo que interacciona menos con la fase estacionaria.

5. **Naftaleno**: Más apolar que el tolueno, interacciona más con la fase estacionaria (dos anillos aromáticos).

6. **Antraceno**: El más apolar de la lista (tres anillos aromáticos), se retiene más tiempo.

Estrategias para Mejorar la Resolución en Cromatografía de Fase Inversa

En caso de que las sustancias no estuvieran totalmente resueltas, se pueden aplicar las siguientes estrategias experimentales para mejorar la resolución con la misma columna:

1. Modificar la Fase Móvil para Reducir la Viscosidad:

   • Elegir un disolvente menos viscoso **facilita el movimiento de los analitos**.

   • Esto **mejora la eficiencia de la columna (N)** y **aumenta la resolución**.

   • Como alternativa, se puede **aumentar la temperatura**, ya que reduce la viscosidad de la fase móvil.

2. Reducir la Velocidad de Flujo:

   • Aumenta el tiempo de interacción entre analitos y fase estacionaria, **mejorando la eficiencia (N) y la resolución**.

3. Implementar un Gradiente o Modificar la Composición del Gradiente Previo:

   • Permite optimizar la separación de compuestos con diferentes polaridades, mejorando la resolución.

4. Ajustar la Retención y la Selectividad (k’ y α):

   • La resolución mejora si se consigue que los analitos tengan valores de **retención (k’)** algo más diferenciados.

   • Esto se logra ajustando la **polaridad de la fase móvil** o su **pH** si los compuestos son ionizables.

   • De esta forma, se incrementa la **selectividad (α)**.