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MÓDULO III

ELECTRICIDAD Y
ELECTROFORESIS
      I
ELECTRICIDAD
Apliquemos los conceptos ya vistos en un
              ejercicio...
                           Si se aumenta Rv
        ε, ri              Analice que sucede
                 c
                           con:
                           •Vac
                 R1
                           •Vbc
        Rv
                           •Vab
 a               b
                           •intensidad total
         R2                •las intensidades
         R3                que pasan por R2 ,
                           R3 y Rv
Apliquemos los conceptos ya vistos en un
              ejercicio...
                           Grafique:
        ε, ri              iT = f (Rv)
                  c
                           •Vbc= f (Rv)
                 RV

        R1
                           ...y de tarea para el
                           hogar...
 a               b         •Vac = f (Rv)
         R2
                           •Vab = f (Rv)
         R3                 y si quieren
                           ejercitar...idem para
                           el circuito anterior
MÉTODOS DE MEDIDA DE FEM

     •Gráfico
     •Potenciométrico

MÉTODOS DE MEDIDA DE RESISTENCIAS


     •Puente de hilo
MÉTODO GRÁFICO

    V
                    Vab

a                   ε
            b
    ε
                A
                          ri




        R                      i
MÉTODO POTENCIOMÉTRICO
                     Si cuando está conectada
        ε            ε p, no circula corriente
            Rv
                     por G cuando Vac = Vcb,
                     analice que sucederá al
            c        conectar ε x (considere los
a                b
                     casos en que ε x >, < e = ε p)
        G
    ε
    p                •¿Cómo mide ε x en cada
    ε                caso?
    x
                     •¿Cuál es la función de
                     Rv?
PUENTE DE HILO

                               c
                 RV                         RX

                           G
                      R1               R2
           a                                     b
                           d


                                   ε

Estando el circuito en equilibrio (iG = 0):

  Encuentre una ecuación que le permita medir
  Rx.
PUENTE DE                                          c
  HILO                            RV                            RX

                                                G
                                         R1                R2
                         a                                           b
                                               d


                                                       ε
En equilibrio: iG = 0
                 Vac = Vad y           Vcb = Vdb
               Rv . iv =R1 . i1        Rx . ix =R2. i2

Dividiendo m a m ambas ecuaciones
y simplificando (ya que: iv = ix e
i1 = i2) :
                        Rv . R2 = Rx . R1
PUENTE DE HILO

o bien,
si Rab es un alambre conductor de
sección constante, donde:
R=ρ l/A

          Rv . l2 = Rx . l1
PUENTE DE HILO

                         c
           RV                         RX

                     G
                R1               R2
      a                                    b
                     d


                             ε


¿Qué ocurre si se corre el cursor hacia a?

¿ y si se lo corre hacia b?
PUENTE DE HILO

                           c
             RV                         RX

                       G
                  R1               R2
         a                                   b
                       d


                               ε

Si se cambia Rx por Rx’ de menor valor?
En qué sentido circula la corriente por el
galvanómetro
¿Cómo se restablece el equilibrio? (Dé más de
una posibilidad).
ELECTROFORESIS
¿QUÉ ES LA ELECTROFORESIS?



Es el fenómeno de migración de
partículas cargadas eléctricamente
en un campo eléctrico
EQUIPO de ELECTROFORESIS




                 fuente
                 de
                 poder

                           soporte
         cuba
ESQUEMA DEL CIRCUITO ELÉCTRICO

                           Fuente de poder (ε )




                       i

                 a               b
                       R
Analice Vab e intensidad en el caso de ubicar en la
misma cuba electroforética dos ó más tiras de
soporte. ¿Cómo las colocaría, en serie o en paralelo?
CIRCUITO ELÉCTRICO: fuente de poder

                               Fuente de poder
220 v              500 v       Rectificador


        C:A:                             C:C:
                                                  0v    500 v
               Transformador
                                                         Potenciómertro
                                                        Potenciómetro




 C.A. = corriente alterna

 C.C. = corriente continua

 V = voltímetro

 A = Amperímetro                                 Cuba
                                                CUBA
Supongamos una partícula cargada migrando
dentro de un fluido por la acción de un campo
eléctrico...
                    E


                            Feléctrica = E . q
                        +
     Fresistiva

                        _   Fresistiva

   Feléctrica = E . q
Movilidad electroforética
Feléctrica = E . q             Fresistiva = kf . v


             Feléctrica = Fresistiva

                E . q = kf . v


          v / E = q / kf
Movilidad electroforética: µ

Se define como la velocidad de la
partícula por unidad de campo
eléctrico:


      µ = v / E = q / kf
Por lo tanto...
                   µ = v / E = q / kf
     partículas con distinta carga eléctrica

       distinta movilidad electroforética

    Separación de moléculas en un campo eléctrico



identificación pureza cuantificación purificación
Sustancias anfotéricas

  Son aquellas que pueden
  comportarse como aniones o
  cationes, según el pH al que se
  encuentren
Variación de la movilidad electroforética
          con el pH del medio

                        -             -
      COOH          COO          COO
  +             +
H3N – C – H   H3N – C – H   H2N – C – H

      R             R             R
Entonces...
                                           -                      -
               COOH                  COO                   COO
        +                        +
     H3N – C – H               H3N – C – H            H2N – C – H

               R                     R                      R
pH                     ácido         Punto isoiónico         alcalino

Forma iónica           Catión            Ión anfótero           Anión

Migración          Hacia el cátodo             Nula       Hacia el ánodo

Distancia             Negativa                 Nula          Positiva
Movilidad electroforética en función del pH

             electroforética   curva corregida por efecto electroendosmótico

                               30                       pI
 Movilidad




                               20

                               10

                                0
                                     0           5             10              15
                               -10
                               -20
                               -30

                                                       pH

                 curva corregida por efecto electroendosmótico
Punto isoeléctrico (pI)

Es el pH que corresponde a
movilidad electroforética = cero
    es decir,
el pH en el cual la carga neta de la
molécula es nula.
Variación de la movilidad electroforética
con la fuerza iónica
                               µ = v / E = q / kf
 Fuerza iónica baja              Fuerza iónica alta
    ++                            ++
              -                          - -
                                     -       - +
      + ++ +          v1         +
    - + + + +     -                  + ++ + -      v2
                                   - + + + +
  +   ++ ++                     + - ++ ++ -
                  -                    -         +
    -     -                       +          -
                                          +
                           E
µ = v / E = q / kf
      kf depende de:
            - la forma y el tamaño de la partícula
            - la viscosidad del medio

En el caso particular de considerar a la partícula esférica
moviéndose en un medio de viscosidad η , según la ley de
Stokes, kf = 6.π .r.η    y
                                    µ = q / 6.π.r.η
Resumiendo...       µ = v / E = q / kf
¿De qué depende la movilidad
electroforética?

  • carga de la partícula (pH)
  •fuerza iónica del medio
  •tamaño (radio) y forma de la partícula
  • viscosidad del medio
  •temperatura
Recordando…

               µ =v / E
            µ = d . L / t . Vab
¿Qué ocurre con la movilidad electroforética
si...
    • se modifica la caída de potencial aplicada?
    • se modifica la longitud del soporte?
    • se modifica el tiempo de corrida?
Electroforesis Libre
Descripta por Tiselius en 1937
Las moléculas migran en solución hacia el
electrodo correspondiente hasta que se llega a
un equilibrio de fuerzas


     Desventajas:
     ► alta difusión
     ►baja resolución
Soportes
Función: contener al electrolito o buffer de
corrida y generar algún impedimento al
movimiento libre de los componentes de la
muestra tal que se minimice la difusión al
azar.
   Ejemplos:
 • papel
 • acetato de celulosa
 • geles de agarosa
 • geles de poliacrilamida
Flujo electroendosmótico

               soporte
    --------------------------
    ++++++++++++++++++++++++

+        Flujo electroendosmótico   -
    ++++++++++++++++++++++++
    --------------------------
Flujo electroendosmótico: corrección
                     deeo

                                         _
+


                            dM
    testigo neutro
                            dM C = dM - deeo
    muestra
                             (hacia el cátodo)
Flujo electroendosmótico: corrección
                      deeo


                                          _
+


                     dM
    testigo neutro
                             dM C = dM - deeo
    muestra
                              (hacia el ánodo)
Flujo electroendosmótico: corrección
                      deeo

                                      _
 +

                 dM
     testigo neutro
                             dM C = dM - deeo
     muestra
                              (hacia el ánodo)
Movilidad electroforética en función del pH
                   25
electroforética    20
                   15
                                  pI
  Movilidad


                   10
                    5
                    0
                   -5 0     5           10          15
                  -10
                  -15
                  -20
                  -25

                                 pH

           curva corregida por efecto electroendosmótico
           curva experimental
           Testigo neutro
Continuará...

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Electricidad y electroforesis I

  • 3. Apliquemos los conceptos ya vistos en un ejercicio... Si se aumenta Rv ε, ri Analice que sucede c con: •Vac R1 •Vbc Rv •Vab a b •intensidad total R2 •las intensidades R3 que pasan por R2 , R3 y Rv
  • 4. Apliquemos los conceptos ya vistos en un ejercicio... Grafique: ε, ri iT = f (Rv) c •Vbc= f (Rv) RV R1 ...y de tarea para el hogar... a b •Vac = f (Rv) R2 •Vab = f (Rv) R3 y si quieren ejercitar...idem para el circuito anterior
  • 5. MÉTODOS DE MEDIDA DE FEM •Gráfico •Potenciométrico MÉTODOS DE MEDIDA DE RESISTENCIAS •Puente de hilo
  • 6. MÉTODO GRÁFICO V Vab a ε b ε A ri R i
  • 7. MÉTODO POTENCIOMÉTRICO Si cuando está conectada ε ε p, no circula corriente Rv por G cuando Vac = Vcb, analice que sucederá al c conectar ε x (considere los a b casos en que ε x >, < e = ε p) G ε p •¿Cómo mide ε x en cada ε caso? x •¿Cuál es la función de Rv?
  • 8. PUENTE DE HILO c RV RX G R1 R2 a b d ε Estando el circuito en equilibrio (iG = 0): Encuentre una ecuación que le permita medir Rx.
  • 9. PUENTE DE c HILO RV RX G R1 R2 a b d ε En equilibrio: iG = 0 Vac = Vad y Vcb = Vdb Rv . iv =R1 . i1 Rx . ix =R2. i2 Dividiendo m a m ambas ecuaciones y simplificando (ya que: iv = ix e i1 = i2) : Rv . R2 = Rx . R1
  • 10. PUENTE DE HILO o bien, si Rab es un alambre conductor de sección constante, donde: R=ρ l/A Rv . l2 = Rx . l1
  • 11. PUENTE DE HILO c RV RX G R1 R2 a b d ε ¿Qué ocurre si se corre el cursor hacia a? ¿ y si se lo corre hacia b?
  • 12. PUENTE DE HILO c RV RX G R1 R2 a b d ε Si se cambia Rx por Rx’ de menor valor? En qué sentido circula la corriente por el galvanómetro ¿Cómo se restablece el equilibrio? (Dé más de una posibilidad).
  • 14. ¿QUÉ ES LA ELECTROFORESIS? Es el fenómeno de migración de partículas cargadas eléctricamente en un campo eléctrico
  • 15. EQUIPO de ELECTROFORESIS fuente de poder soporte cuba
  • 16. ESQUEMA DEL CIRCUITO ELÉCTRICO Fuente de poder (ε ) i a b R Analice Vab e intensidad en el caso de ubicar en la misma cuba electroforética dos ó más tiras de soporte. ¿Cómo las colocaría, en serie o en paralelo?
  • 17. CIRCUITO ELÉCTRICO: fuente de poder Fuente de poder 220 v 500 v Rectificador C:A: C:C: 0v 500 v Transformador Potenciómertro Potenciómetro C.A. = corriente alterna C.C. = corriente continua V = voltímetro A = Amperímetro Cuba CUBA
  • 18. Supongamos una partícula cargada migrando dentro de un fluido por la acción de un campo eléctrico... E Feléctrica = E . q + Fresistiva _ Fresistiva Feléctrica = E . q
  • 19. Movilidad electroforética Feléctrica = E . q Fresistiva = kf . v Feléctrica = Fresistiva E . q = kf . v v / E = q / kf
  • 20. Movilidad electroforética: µ Se define como la velocidad de la partícula por unidad de campo eléctrico: µ = v / E = q / kf
  • 21. Por lo tanto... µ = v / E = q / kf partículas con distinta carga eléctrica distinta movilidad electroforética Separación de moléculas en un campo eléctrico identificación pureza cuantificación purificación
  • 22. Sustancias anfotéricas Son aquellas que pueden comportarse como aniones o cationes, según el pH al que se encuentren
  • 23. Variación de la movilidad electroforética con el pH del medio - - COOH COO COO + + H3N – C – H H3N – C – H H2N – C – H R R R
  • 24. Entonces... - - COOH COO COO + + H3N – C – H H3N – C – H H2N – C – H R R R pH ácido Punto isoiónico alcalino Forma iónica Catión Ión anfótero Anión Migración Hacia el cátodo Nula Hacia el ánodo Distancia Negativa Nula Positiva
  • 25. Movilidad electroforética en función del pH electroforética curva corregida por efecto electroendosmótico 30 pI Movilidad 20 10 0 0 5 10 15 -10 -20 -30 pH curva corregida por efecto electroendosmótico
  • 26. Punto isoeléctrico (pI) Es el pH que corresponde a movilidad electroforética = cero es decir, el pH en el cual la carga neta de la molécula es nula.
  • 27. Variación de la movilidad electroforética con la fuerza iónica µ = v / E = q / kf Fuerza iónica baja Fuerza iónica alta ++ ++ - - - - - + + ++ + v1 + - + + + + - + ++ + - v2 - + + + + + ++ ++ + - ++ ++ - - - + - - + - + E
  • 28. µ = v / E = q / kf kf depende de: - la forma y el tamaño de la partícula - la viscosidad del medio En el caso particular de considerar a la partícula esférica moviéndose en un medio de viscosidad η , según la ley de Stokes, kf = 6.π .r.η y µ = q / 6.π.r.η
  • 29. Resumiendo... µ = v / E = q / kf ¿De qué depende la movilidad electroforética? • carga de la partícula (pH) •fuerza iónica del medio •tamaño (radio) y forma de la partícula • viscosidad del medio •temperatura
  • 30. Recordando… µ =v / E µ = d . L / t . Vab ¿Qué ocurre con la movilidad electroforética si... • se modifica la caída de potencial aplicada? • se modifica la longitud del soporte? • se modifica el tiempo de corrida?
  • 31. Electroforesis Libre Descripta por Tiselius en 1937 Las moléculas migran en solución hacia el electrodo correspondiente hasta que se llega a un equilibrio de fuerzas Desventajas: ► alta difusión ►baja resolución
  • 32. Soportes Función: contener al electrolito o buffer de corrida y generar algún impedimento al movimiento libre de los componentes de la muestra tal que se minimice la difusión al azar. Ejemplos: • papel • acetato de celulosa • geles de agarosa • geles de poliacrilamida
  • 33. Flujo electroendosmótico soporte -------------------------- ++++++++++++++++++++++++ + Flujo electroendosmótico - ++++++++++++++++++++++++ --------------------------
  • 34. Flujo electroendosmótico: corrección deeo _ + dM testigo neutro dM C = dM - deeo muestra (hacia el cátodo)
  • 35. Flujo electroendosmótico: corrección deeo _ + dM testigo neutro dM C = dM - deeo muestra (hacia el ánodo)
  • 36. Flujo electroendosmótico: corrección deeo _ + dM testigo neutro dM C = dM - deeo muestra (hacia el ánodo)
  • 37. Movilidad electroforética en función del pH 25 electroforética 20 15 pI Movilidad 10 5 0 -5 0 5 10 15 -10 -15 -20 -25 pH curva corregida por efecto electroendosmótico curva experimental Testigo neutro