fundamentos de electroforesis

FUNDAMENTOS. ELECTROFORESIS/
Versión 1.2/
MODULO 3/
CÁTEDRA DE FÍSICA/
FFYB/
UBA/

FUNDAMENTOS-ELECTROFORESIS 1.2 / M3 / FISICA

La electroforesis es una técnica separativa que se basa en el fenómeno de migración diferencial que experimentan
partículas cargadas eléctricamente al estar bajo la influencia de un campo eléctrico.

En este módulo se estudian los fundamentos de laelectroforesis y se analizan las variables, desde el punto de vista
eléctrico, que afectan la distancia que migra una sustancia en una corrida electroforética. Hay distintas variantes dentro
de las técnicas electroforéticas. A lo largo de la carrera, en diferentes materias, se ven y utilizan estas diversas técnicas
aplicadas a diferentes situaciones y/o con distinto objetivo.

FUNDAMENTODescripción dinámica del movimiento

Una carga eléctrica inmersa en un campo eléctrico experimenta una fuerza de atracción o repulsión

, como describe

la Ley de Coulomb:
Ec. 1)

La carga se desplazará en el medio hacia el polo que posee carga opuesta como consecuencia de la fuerza de atracción
eléctrica: las moléculas cargadas positivamente se desplazarán hacia el cátodo (polo negativo) y lascargadas
negativamente se desplazarán hacia el ánodo (polo positivo).
En un medio donde el campo eléctrico es homogéneo, el módulo de la fuerza eléctrica que actúa sobre la carga depende
tanto de la intensidad del campo eléctrico como del valor de la carga en estudio.

Ec. 2)
(Ver Teóricos de Electricidad y Campos)
Cátedra de Física-FFYB-UBA [2]

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Figura 1: Cargas en un campo eléctrico homogéneo. Las cargas experimentan una fuerza eléctrica con sentido hacia el polo de
carga opuesta.
: vector campo eléctrico;
: vector fuerza eléctrica; + : polo positivo o ánodo; - : polo negativo o cátodo.

En un primer instante, la fuerza eléctrica imprime en la partícula cargada una aceleración inicial, como resultado la
misma comienza amoverse. La segunda ley de Newton describe la relación entre la aceleración y la fuerza:

Ec. 3)
Cuando la partícula se encuentra inmersa en un fluido (en el caso de la electroforesis, este medio corresponde al buffer
de corrida) aparece sobre ella una fuerza de rozamiento, ya que el fluido en el que se mueve la partícula se opone a su
movimiento. La fuerza de rozamiento es proporcional a lavelocidad de la partícula, tiene igual dirección que la fuerza
eléctrica pero sentido opuesto.
(Ec. 4)
Siendo k, el coeficiente de proporcionalidad o coeficiente de fricción, en el cual están incluidas variables como la
viscosidad del medio, el tamaño y la forma de la partícula. La fuerza de rozamiento dependerá entonces de estas tres
variables, además de la velocidad de la partícula.
Siconsideramos una partícula esférica que se mueve en condiciones en las que se cumpla la Ley de Stokes (Ver módulo
II: Viscosidad), la expresión para la fuerza de rozamiento puede escribirse como:
(Ec. 5)
Siendo η: la viscosidad del medio a la temperatura de trabajo; r y

el radio y la velocidad de la partícula

respectivamente.
Apenas la molécula comienza a moverse en el solvente a causa de lafuerza eléctrica
rozamiento

, aparece la fuerza de

que se opone al movimiento y por lo tanto su aceleración inicial disminuye. Es así que la fuerza neta

Cátedra de Física-FFYB-UBA [3]

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que actúa sobre la partícula será entonces la resultante entre la fuerza eléctrica y la de rozamiento, y resulta igual a la
diferencia entre ambas. Estaresultante será la que determinará su migración en el medio de corrida.

Figura 2: Fuerzas involucradas en el movimiento de una partícula cargada cuando está inmersa en un medio donde existe un
campo eléctrico. : vector campo eléctrico; : vector fuerza eléctrica; : vector fuerza de rozamiento. Las flechas representan
la dirección y sentido de los vectores y en cada caso las longitudes de los...