El agua destilada presenta una conductividad eléctrica muy baja porque la destilación elimina la mayor parte de las sales, los minerales y otros iones disueltos. Bajo condiciones ideales, su conductividad puede ser inferior a 1 µS/cm; en la práctica, lo más habitual es que varíe entre 0.5 y 2.0 µS/cm.
Cuando se añade cloruro de sodio (NaCl) al agua destilada, la sal se disocia en iones sodio (Na+) y cloruro (Cl−). Estos iones pueden desplazarse por la disolución y transportar carga eléctrica, por lo que la conductividad aumenta y la mezcla puede permitir el paso de corriente.
Qué es la conductividad eléctrica del agua
Se define como conductividad a la habilidad que tiene una determinada sustancia de conducir o transmitir electricidad, calor o sonido. La conductividad se mide en microsiemens por centímetro (µS/cm), siemens por metro (S/m) y también en micromhos por centímetro (mmho/cm).
La corriente eléctrica es resultado del movimiento de partículas que, cargadas eléctricamente, responden a las fuerzas que actúan sobre ellas. En gran parte de los elementos sólidos que conocemos, existen electrones que provocan corrientes, lo que se conoce como conducción electrónica. En contacto con el agua, es cuando se produce la conducción iónica.
La conductividad en una disolución se relaciona con la existencia de sales disueltas, cuya disociación genera cationes y aniones capaces de transportar la energía eléctrica bajo la acción de una diferencia de potencial.
Por qué el agua destilada conduce muy poco
El agua misma no conduce la electricidad; son los iones disueltos en el agua los que permiten el flujo de corriente eléctrica. Por ejemplo, el agua de mar, rica en sales disueltas, tiene una conductividad alta, mientras que el agua destilada, casi libre de iones, tiene una conductividad muy baja.
El agua destilada es conocida por su baja conductividad debido a la eliminación de impurezas e iones durante el proceso de destilación. Esto se debe a que la destilación elimina casi todas las sustancias que podrían aumentar la conductividad.
Este tipo de agua presenta una gran pureza, al estar libre de la mayor parte de iones que la componen, los cloruros, el calcio o el magnesio. Sin embargo, el agua destilada no es siempre pura al 100%, por lo que puede contar con ciertos niveles de conductividad.
Al no tener apenas minerales, el agua destilada se considera un semiconductor débil, por su neutralidad. De hecho, el agua no es en sí misma conductora de la electricidad, sino que lo son los iones que se encuentran disueltos en ella.
| Tipo de agua | Conductividad |
|---|---|
| Agua ultra pura | 5.5 - 10 S/m |
| Agua corriente | 0.005 - 0.05 S/m |
| Agua de mar | 5 S/m |
La conductividad del agua destilada es una buena indicación de la calidad del proceso de destilación. Cualquier desviación significativa respecto a la conductividad esperada puede indicar la presencia de contaminantes.
Qué ocurre al disolver sal en agua destilada
Uno de los electrolitos más empleados en la vida cotidiana es la sal común (cloruro de sodio NaCl). Al disolverse en agua la sal se disocia en los iones correspondientes (el catión sodio Na+ y el anión cloruro Cl-).
Estos iones pueden moverse en el seno de la disolución, por lo que si en la misma introducimos los extremos de un circuito eléctrico, el movimiento de los iones permitirá el paso de la corriente eléctrica.
La conductividad en medios líquidos está relacionada con la presencia de sales en solución, cuya disociación genera iones positivos (+) y negativos (-) capaces de transportar la energía eléctrica si a esta sustancia líquida se la somete a un campo eléctrico. Estos conductores iónicos se denominan electrolitos.
Los electrolitos son aquellas sustancias que al disolverse en agua permiten el paso de la corriente eléctrica. Cuando introducimos los electrodos en el agua con concentración nula observamos que no hay paso de corriente. A medida que añadimos sal las cargas eléctricas son transportadas por los iones Na+ y Cl-.
La diferencia de potencial entre estos provoca movimiento de iones siendo atraídos los positivos por el cátodo y los negativos por el ánodo. Por lo que es posible que haya una corriente eléctrica dentro del líquido.
La sal disuelta no hace que el agua se convierta en un conductor electrónico como un metal, sino en un medio de conducción iónica. En este caso, la corriente se debe al desplazamiento de los iones Na+ y Cl− a través de la disolución.
Relación entre la cantidad de sal y la conductividad
Cuanto mayor sea la cantidad de sal disuelta más fácilmente podrá conducir la corriente eléctrica, pues aumentará la conductividad del medio acuoso.
La concentración influye porque, si aumenta, la conductividad se incrementa al existir mayor número de iones dispuestos a transportar corriente. Sin embargo, la conductividad puede alcanzar un valor máximo y empezar a disminuir porque las interacciones entre iones dificultan la conducción.
Por ello, la relación entre concentración y conductividad no debe interpretarse como un aumento ilimitado en cualquier condición. En disoluciones suficientemente concentradas, las interacciones entre los iones pueden reducir su movilidad.
| Condición de la disolución | Disponibilidad de cargas | Conductividad esperada |
|---|---|---|
| Agua destilada sin sal | Muy pocos iones | Muy baja |
| Agua destilada con una cantidad moderada de sal | Mayor número de iones móviles | Mayor |
| Disolución con concentración muy elevada | Más interacciones entre iones | Puede alcanzar un máximo y disminuir |
Influencia de la temperatura
La conductividad también depende de la temperatura. El aumento de la temperatura incrementa la movilidad de los iones y puede favorecer el transporte de carga eléctrica.
El coeficiente de temperatura (α) depende de la naturaleza y concentración del electrolito. Se encuentra en la fórmula de la resistencia dependiendo del cambio de temperatura.
La resistencia puede expresarse mediante la relación R=R0(1+αΔT). Por esta razón, las mediciones de conductividad deben compararse considerando la temperatura a la que se han realizado.
En un montaje experimental, a medida que se vierta la sal y/o aumente la temperatura la bombilla alumbrará con mayor intensidad.
Comparación con el azúcar y otras sustancias
Si se hiciera lo mismo sustituyendo la sal por azúcar se vería que la disolución resultante no es conductora, debido a que el azúcar no es un electrolito: al disolverse en agua no se disocia en iones sino que permanece como moléculas neutras.
La diferencia entre la sal y el azúcar no está únicamente en que ambas sustancias se disuelvan, sino en las partículas que quedan en el agua después de la disolución. La sal produce iones móviles, mientras que el azúcar permanece como moléculas neutras.
El agua corriente contiene minerales y sales disueltas que contribuyen a su conductividad, normalmente entre 50 y 500 µS/cm. En contraste, el agua destilada, debido a la ausencia de estos iones, tiene una conductividad significativamente menor.
La conductividad puede utilizarse como medida de la pureza del agua: a mayor conductividad, menor pureza. El agua del grifo será más o menos conductora de la electricidad dependiendo de su grado de dureza.
Cómo comprobar la conductividad de una disolución de sal
Para realizar la experiencia se necesita una bombilla, cables, sal, agua, un recipiente, una pila y electrodos, que pueden ser clips niquelados o clavos.
Se monta un circuito en serie formado por una pila, electrodos, bombilla y cables. Se introducen los electrodos en un recipiente con agua.
También pueden utilizarse un medidor de conductividad, vasos o recipientes transparentes, etiquetas, un bolígrafo y distintas sustancias para comprobar.
Hemos etiquetado cada vaso con una sustancia y, con el medidor de conductividad preparado, vamos introduciendo las dos puntas (electrodos) en las diferentes sustancias. Iremos comprobando si se enciende la bombilla o no.
Al introducir los clavos, que actúan como electrodos, sin que se toquen en esta sustancia líquida, si ésta conduce la electricidad, la corriente pasará de un clavo al otro y la bombilla se encenderá. En caso contrario no.
Es muy importante que los electrodos no se toquen. Podéis probar distintas distancias para ver qué sustancias tienen más o menos conductividad. Si tienen una conductividad débil tendremos que tener muy poca distancia entre los electrodos.
Procedimiento y control de la experiencia
Al finalizar con cada sustancia hemos preparado un vaso con agua destilada, no conductora, para poder realizar la siguiente medición con otro líquido sin interferencia del anterior.
Para ello sacamos los electrodos y los ponemos en el vaso de agua destilada para que queden bien limpios y no quede rastro de la substancia anterior.
Ahora solo toca ponerlo en práctica, e ir anotando cuáles son las sustancias que conducen la electricidad y cuáles no.
| Sustancia | Conductora | No conductora |
|---|---|---|
| Agua destilada o pura | ||
| Agua del grifo | ||
| Vinagre blanco | ||
| Agua con azúcar | ||
| Leche | ||
| Agua con barro | ||
| Agua con lejía | ||
| Limpiador Multiusos | ||
| Bebida Isotónica (Aquarius) | ||
| Té | ||
| Jabón líquido |
También pueden probarse agua con bicarbonato sódico, agua con zumo de limón, vinagre negro, leche con cacao, champú, limpiador antibacteriano, jabón en polvo con agua, agua de una fuente, refresco, tónica, café, agua con sal, bebida con gas y agua de río.
La conductividad de estas sustancias puede variar según la cantidad y la naturaleza de las sustancias disueltas. La intensidad de la bombilla no constituye una medición precisa, pero permite observar cualitativamente diferencias entre disoluciones.
Medición con un conductímetro
Medir la conductividad del agua implica utilizar dispositivos específicos, como los conductímetros, que aplican una corriente eléctrica a través del agua y miden la capacidad del agua para conducir esa corriente.
El valor obtenido se expresa habitualmente en µS/cm y puede compararse con valores de referencia para interpretar la calidad del agua en diferentes contextos.
La medición de la conductividad de una disolución de sal depende de la concentración, la temperatura, la naturaleza del electrolito y las condiciones del recipiente y de los electrodos.
La naturaleza depende del tipo del material utilizado. El coeficiente de temperatura depende de la naturaleza y concentración del electrolito.
Electrólisis en la disolución salina
Al hacer pasar la corriente eléctrica, en este caso la que viene de la pila, se genera electrólisis, que es el proceso que separa los elementos de un compuesto por medio de la electricidad.
La diferencia de potencial entre los electrodos provoca el movimiento de los iones: los positivos son atraídos por el cátodo y los negativos por el ánodo.
Si el agua no es destilada, la electrólisis no sólo separa el oxígeno y el hidrógeno, sino los demás componentes que estén presentes como sales, metales y algunas otras sustancias.
En una experiencia de conductividad, la electrólisis puede acompañar al paso de corriente, aunque el objetivo principal sea observar la capacidad de la disolución para conducir electricidad.
Aplicaciones del agua de baja conductividad
El agua destilada con baja conductividad se utiliza en distintas aplicaciones, como la fabricación farmacéutica, donde la pureza del agua es fundamental; los laboratorios de investigación, para evitar interferencias en los experimentos; y la industria electrónica, en la producción de componentes que no toleran impurezas.
El agua destilada o desionizada puede utilizarse en baterías u otros dispositivos electrónicos. Por ejemplo, utilizar agua corriente con estos elementos puede reducir el rendimiento de la batería debido a los electrolitos presentes en ella.
La ausencia de minerales también evita que se acumulen depósitos en tuberías o en determinados aparatos eléctricos de uso común.
Precauciones durante el experimento
Es muy importante que los electrodos no se toquen, porque el contacto puede desviar la corriente del recorrido previsto por la disolución.
La experiencia debe realizarse de una forma responsable, especialmente al probar productos de limpieza, lejía, jabones u otras sustancias cuya composición pueda variar.
No se deben introducir aparatos eléctricos en líquidos ni manipular conexiones eléctricas de forma insegura. El montaje debe utilizar una pila y electrodos adecuados, manteniendo las manos y las conexiones alejadas de la disolución.
QUÍMICA - CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA DE SOLUCIONES
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