¿Qué es un Capilar?
Un capilar es un tubo estrecho en el que se produce la acción capilar. La acción capilar se refiere al fenómeno por el que un líquido fluye hacia un capilar y se desplaza por el tubo debido a la tensión superficial del líquido y a la humectación contra la pared interior del capilar.
Este fenómeno se debe a las fuerzas intermoleculares entre el líquido y la superficie sólida circundante (por ejemplo, el vidrio). En concreto, si el diámetro del tubo capilar es lo suficientemente pequeño, se rompe el equilibrio entre la tensión superficial del líquido y las fuerzas adhesivas entre el líquido y las paredes del recipiente, lo que actúa para impulsar el líquido.
Éste es también el principio que subyace al fenómeno de humectación de los pinceles, los tubos finos, los materiales porosos como el papel y el yeso, la arena, etc., un fenómeno natural muy familiar. Otros mecanismos también implican la acción capilar, por ejemplo, las plantas aspiran agua de sus raíces y la transportan a las células de todo el cuerpo, y la acción capilar también forma parte de este mecanismo.
Ejemplos de Productos que Utilizan la Capilaridad
1. Ejemplos Conocidos de Capilaridad
La acción capilar tiene un efecto muy práctico en nuestra vida cotidiana. Consideremos su mecanismo básico a partir de la operación de limpiar el agua con un paño de cocina.
La fuerza de atracción entre sustancias similares, como entre las moléculas de agua, se denomina cohesión. Por otro lado, la fuerza de atracción entre sustancias de propiedades diferentes, como entre las finas fibras de un paño de cocina y las moléculas de agua, se denomina fuerza adhesiva.
Si la fuerza adhesiva es mayor que la fuerza de cohesión, las moléculas de agua mojan la superficie de las fibras del paño de cocina y son atraídas hacia los espacios entre las fibras. Las moléculas de agua que tienen contacto son atraídas entre sí debido a la acción de la fuerza de cohesión.
Como resultado, la molécula de agua que lidera atrae a las siguientes moléculas de agua hacia los espacios entre las fibras del paño de cocina. Debido a esta diferencia de fuerzas cohesivas y adhesivas, el agua penetra en el paño de cocina a un ritmo constante.
2. Acción Capilar y Cromatografía en Capa Fina
La cromatografía en capa fina es un instrumento de laboratorio químico en el que se aplica una fina película de gel de sílice u otra fase estacionaria a una placa de vidrio o aluminio para separar compuestos complejos. En esta técnica analítica también se utiliza con éxito la acción capilar.
Concretamente, esta técnica analítica consiste en sumergir un extremo de una capa fina de muestra en un disolvente, lo que hace que el disolvente se desplace de la parte inferior a la superior de la placa de capa fina, a través de los huecos de la fase estacionaria.
3. Adaptación a la Electroforesis Capilar
La electroforesis capilar es un método analítico para separar componentes traza mediante la inyección de una solución electrolítica de muestra en un tubo capilar de sílice fundida y la electroforesis.
En comparación con la cromatografía como la HPLC o la electroforesis, la electroforesis capilar es un método analítico adecuado para detectar componentes a partir de pequeños volúmenes de muestra, ya que consta de una unidad de separación capilar muy pequeña y generalmente sólo requiere unos 100 nl de muestra.
En este método, el capilar se sumerge primero en una solución tampón electrolítica con un ánodo y un cátodo conectados en cada extremo. En la pared interior del capilar hay grupos silanol (-SiOH) que se ionizan al entrar en contacto con la solución tampón y adquieren una carga negativa.
Esta carga negativa atrae las sustancias cargadas positivamente de la solución tampón, formando una doble capa eléctrica en la superficie de la pared interior. La aplicación de un voltaje en este estado hace que la carga positiva de la fase móvil fuera de la doble capa eléctrica se desplace hacia el cátodo. Esto genera un flujo de fase móvil denominado flujo electroosmótico.
En la electroforesis capilar, el material con carga positiva se desplaza rápidamente hacia el cátodo y, por tanto, se detecta primero. Las sustancias neutras y negativas que no se moverían hacia el cátodo debido únicamente a sus propiedades eléctricas también se mueven hacia el cátodo y son detectadas por el detector debido al flujo electroosmótico que se produce en el capilar.
Generalmente se utilizan capilares con un diámetro interior de 20-100 µm. Cuanto mayor es el diámetro interior, mayor es la sensibilidad de detección, por lo que incluso los oligoelementos pueden detectarse con alta sensibilidad. Por otra parte, un diámetro interior menor mejora la resolución.
Principio de la Acción Capilar en los Capilares
Los capilares (tubos finos y estrechos) sumergidos en agua forman un menisco. La curvatura de este menisco es mayor (es decir, el radio de curvatura es menor) cuanto más estrecho es el tubo. La curvatura provoca una diferencia de presión en la interfase entre el líquido y el gas. Los líquidos con un ángulo de contacto agudo (por ejemplo, agua sobre vidrio) forman un menisco cóncavo, de modo que la presión del líquido por debajo del menisco es inferior a la presión atmosférica.
Por lo tanto, el agua en el tubo es impulsada desde su posición inicial por la mayor presión del agua fuera del tubo (es decir, el agua a presión atmosférica por debajo de la interfase horizontal aire-agua) a subir por el tubo al mismo nivel.
El movimiento ascendente se detiene cuando la diferencia de presión entre el agua del interior del tubo y el agua situada por debajo del plano fuera del tubo se ve contrarrestada por la presión hidrostática ejercida por la columna de agua del interior del tubo capilar.
Esto significa que el nivel del agua dentro del tubo es superior al del agua fuera del tubo y las moléculas de agua son capaces de adsorberse alrededor del tubo y permanecer en ese nivel de agua en contradicción con su peso.
Cómo se Fabrican los Capilares
Los capilares se fabrican calentando el centro de un tubo de vidrio u otro material de vidrio largo y delgado con un quemador de gas para ablandarlo y, a continuación, retirándolo rápidamente de la llama y estirándolo enérgicamente con ambas manos.
Inmediatamente después de estirar el capilar de vidrio, éste sigue caliente, por lo que hay que dejar que se enfríe la zona alrededor de la parte calentada. Tras comprobar que el tubo de vidrio ha vuelto a la temperatura ambiente, utilice una herramienta de corte, como un cortador de ampollas, para cortar las partes innecesarias.
Por último, ajústelo a una longitud conveniente para su uso y guárdelo en un recipiente adecuado para evitar que se rompa. Además de los tubos de vidrio, pueden utilizarse pipetas Pasteur para fabricarlos. Con el vidrio pueden producirse cortes y quemaduras, por lo que debe utilizarse equipo de protección y tener cuidado al trabajar con ellos.