El agua destilada con azúcar no conduce la electricidad porque ni el agua destilada ni el azúcar aportan una cantidad suficiente de iones móviles capaces de transportar la corriente eléctrica. Al disolverse, el azúcar permanece como moléculas neutras y no se disocia en partículas con carga eléctrica.
La electricidad puede atravesar una disolución cuando esta contiene partículas cargadas que se mueven libremente. Por eso, el agua con sal sí conduce la corriente: el cloruro de sodio se separa en los iones sodio Na+ y cloruro Cl-. En cambio, el azúcar es un compuesto covalente que carece de cargas eléctricas móviles, tanto en estado sólido como disuelto en agua.
Qué significa que una sustancia conduzca la electricidad
La conductividad eléctrica es la capacidad de un material para permitir el paso de la corriente eléctrica. La conductividad se mide por siemens por metro (S/m) y también en micromhos por centímetro (mmho/cm). Para que la corriente eléctrica pueda transmitirse entre elementos, es necesario que exista una determinada cantidad de iones concentrados.
Esta corriente 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.
Se considera un buen conductor aquel material que permite el paso de electrones con facilidad. Como ejemplo tenemos a los metales, así mismo el cuerpo humano, debido a que existen muchas sustancias normales en forma de iones.
El papel de los electrolitos y los iones
Los electrolitos son aquellas sustancias que al disolverse en agua permiten el paso de la corriente eléctrica. Uno de los electrolitos más empleados en la vida cotidiana es la sal común (cloruro de sodio NaCl).
Un ion es una molécula o átomo que presenta carga eléctrica positiva o negativa. Es decir, un ion es un átomo cuya carga eléctrica no es neutra. Los iones se forman por ionización. El término se refiere al fenómeno de ganancia o pérdida de electrones del átomo cuando es sometido a determinados procesos.
La pérdida o ganancia de electrones permite al átomo adquirir carga eléctrica, transformándose en un ion. Si la carga eléctrica es positiva, se denomina catión; si es negativa, se denomina anión. Se concluye que los átomos no ionizados son neutros eléctricamente.
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.
Qué ocurre cuando se disuelve la sal
La sal (nombre vulgar del cloruro sódico, NaCl) es un compuesto iónico, formado por millones de iones Na+ y Cl-. En estado sólido, estos iones no pueden desplazarse, pero al disolver NaCl en agua la estructura sólida se desmorona y los iones empiezan a moverse a lo largo de todo el volumen de agua.
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.
Si aplicamos corriente eléctrica a esta mezcla, los iones Na+ y Cl- (que ahora tienen una libertad de movimiento absoluta) se moverán hacia los polos negativo y positivo, respectivamente. Por lo tanto, la mezcla es conductora.
Cuanto mayor sea la cantidad de sal disuelta más fácilmente podrá conducir la corriente eléctrica, pues aumentará la conductividad del medio acuoso. Lo importante no es tanto el tipo sino la cantidad de iones que se produzcan. Cuanto mayor sea el número de iones en disolución, más fácilmente podrá conducir la corriente eléctrica.
Por qué el azúcar no produce el mismo efecto
El azúcar es un compuesto covalente que carece de cargas eléctricas que se puedan mover al aplicar una corriente eléctrica: ni en estado sólido ni disolviendo en agua. Por lo tanto, la mezcla de agua y azúcar no conduce la corriente.
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.
Disolverse no significa necesariamente transformarse en iones. El azúcar se dispersa entre las moléculas de agua, pero conserva moléculas eléctricamente neutras. Como no aparecen partículas cargadas con libertad de movimiento, la disolución no dispone de los portadores necesarios para transportar una corriente apreciable.
Por qué el agua destilada conduce muy poco
El agua destilada es purificada por destilación para eliminar todo lo que no sean moléculas de H2O. Este tratamiento elimina la mayor parte de las sales, minerales y otros compuestos disueltos que normalmente aportarían iones al agua.
El agua conduce la electricidad a través de los iones disueltos en ella, y el agua pura es un conductor pobre de la electricidad. El agua no conduce la electricidad, lo que conduce la electricidad son las sales que esta contiene disueltas.
Es decir, el agua destilada (purificada por destilación para eliminar todo lo que no sean moléculas de H2O), no conduce la electricidad. Si el agua estuviera destilada y fuera 100% pura, no tendría 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.
Sin embargo, el agua destilada no es siempre pura al 100%, por lo que puede contar con ciertos niveles de conductividad. Lo más habitual es que este varíe entre los 0.5 a 2.0 µS/cm.
Comparación entre distintos tipos de agua
La mayoría de las aguas naturales, sin embargo, contienen iones disueltos, y como resultado, su conductividad aumenta con mayor concentración de iones totales. Así, podemos ver cómo la conductividad llega a usarse como medida de la pureza del agua y es que, a mayor conductividad, menor pureza.
| 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 |
El agua de nuestros grifos, sí, pero porque contiene otros compuestos, como sales, disueltos. El agua que tenemos a nuestro alcance en nuestra vida diaria (el agua corriente que sale de los grifos, el agua mineral, de los ríos, etc.) siempre tiene disueltas sales minerales que son las responsables de su conductividad eléctrica.
En conclusión, el agua potable o agua corriente de la llave no conduce la electricidad al tener una baja concentración de sales disueltas, pero al disolver sal esta agua se convierte en un conductor de electricidad debido a que permite que los iones se muevan libremente.
Por eso el agua del mar conduce mucho mejor la electricidad que el agua dulce. El agua con jabón es una muy buena conductora de la electricidad, por lo que esta es una de las principales razones por las que se recomienda mantener alejados de sitios con agua cualquier tipo de aparato eléctrico.
Qué sucede en un circuito eléctrico
Al introducir los clavos (nuestros 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 cas o contrario no.
Es muy importante que los electrodos no se toquen. Podéis probar distintas distancias para ver que sustancias tienen más o menos conductividad. Si tienen una conductividad débil tendremos que tener muy poca distancia entre los electrodos.
Al introducir los clavos en el agua con sal diluida se enciende el foco, al igual que en las soluciones agua con bicarbonato de sodio y con el jugo de limón, por lo que son conductores de electricidad. Mientras que el agua potable, el agua destilada y el agua con azúcar no conducen la electricidad.
Al hacer pasar la corriente eléctrica (en nuestro caso la que viene de la pila), se genera electrolisis que es el proceso que separa los elementos de un compuesto por medio de la electricidad.
Experimento para comparar agua, sal y azúcar
En este experimento STEM descubrirás cómo funciona la conductividad eléctrica simplemente utilizando agua, sal y un circuito sencillo. También aprenderás por qué el agua del mar conduce mejor la electricidad que el agua dulce y cómo se comportan los materiales conductores en un circuito eléctrico.
Con esta actividad los niños podrán: Comprender qué es la conductividad eléctrica Descubrir por qué la sal conduce la electricidad Observar cómo funciona un circuito eléctrico sencillo Diferenciar materiales conductores y aislantes Aprender ciencia mediante la experimentación práctica.
Materiales necesarios
- 2 recipientes con agua dulce
- En uno de ellos diluye dos cucharadas de soperas de sal y remuévelo bien.
- 1 pila de 9V
- 4 cables (si son tipo cocodrilo, te irán mejor)
- Cinta aislante
- Una bombilla pequeña con su portalámparas o una luz led
- 2 clips metálicos o electrodos
- Opcional: Agua destilada
- Azúcar
- Otros líquidos para comparar resultados
Procedimiento
- Prepara el circuito eléctrico Conecta el LED a la pila utilizando los cables, dejando un espacio abierto entre dos extremos metálicos. Ese espacio será donde probarás si el agua conduce la electricidad.
- Prueba primero con agua normal Llena un vaso con agua del grifo e introduce los dos extremos metálicos sin que se toquen. Observa qué ocurre con el LED. En muchos casos la luz será muy tenue o ni siquiera se encenderá.
- Añade sal al agua Ahora añade varias cucharadas de sal y remueve bien hasta disolverla completamente. Vuelve a introducir los extremos metálicos en el agua.
- Observa el resultado El LED debería encenderse con más intensidad. La sal ha cambiado la capacidad del agua para conducir la corriente eléctrica.
El agua pura conduce muy mal la electricidad. Sin embargo, cuando añadimos sal aparecen partículas llamadas iones. Estos iones permiten que la corriente eléctrica viaje a través del agua, haciendo que el circuito funcione y el LED se encienda.
Prueba ahora con diferentes líquidos y compara resultados: Agua destilada Agua con azúcar Agua del mar Vinagre Zumo de limón.
Antes de probar cada líquido, intenta responder: ¿Crees que conducirá la electricidad? ¿Cuál encenderá más el LED? ¿Cuál funcionará peor? Así desarrollarás pensamiento científico y capacidad de observación.
Conductividad eléctrica con agua salada y agua azucarada
Cómo evitar errores durante la prueba
Utilizaremos el mismo medidor de electricidad que ya construimos, pero en este caso, iremos probando con diferentes sustancias líquidas o soluciones. 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 finalizar con cada sustancia hemos preparado un vaso con agua destilada (no conductora…tranquil@s, os lo explicamos en el siguiente punto) 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 cuales son las sustancias que conducen la electricidad y cuáles no.
- Agua destilada/pura
- Agua del grifo
- Vinagre blanco
- Agua con azúcar
- Leche
- Agua con barro
- Agua con lejía
- Limpiador Multiusos
- Bebida Isotónica (Aquarius)
- Té
- Jabón líquido
A continuación os añadimos más sustancias con las que podéis seguir probando: 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, agua de río, etc…).
Agua, electricidad y seguridad
Si se toca un cable eléctrico por la zona desnuda cuando pasa por él la corriente, nuestro cuerpo experimenta una descarga, como una gran sacudida. Las descargas eléctricas, si son fuertes, pueden matar a las personas o producir graves quemaduras. Si la descarga es pequeña, se siente como un leve calambre.
Hay que seguir rigurosamente unas normas cuando se manipulan aparatos que funcionan con electricidad: no se debe tocar un aparato eléctrico mojado, ni cuando tenemos las manos o los pies húmedos, pues el agua facilita la conducción de la corriente.
Por eso a nadie se le ocurre utilizar el secador de pelo estando descalzo sobre un suelo húmedo: ese agua es un conductor perfecto de la electricidad, gracias a las sales minerales que SIEMPRE van a estar disueltas, y podríamos sufrir un desgraciado accidente.
La conductividad eléctrica es fundamental en muchos ámbitos: baterías electrónica energía corrosión océanos seguridad eléctrica. Por ejemplo, el agua salada puede acelerar la corrosión de metales y aumentar el riesgo eléctrico en ambientes marinos.
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