En nuestro mundo ideal, el agua "absolutamente pura", como el vacío, debería ofrecer una resistencia infinita a la corriente eléctrica, y su resistividad debería acercarse al infinito. Sin embargo, cuando medimos esto con los instrumentos más sofisticados, descubrimos que incluso con la tecnología de punta-actual, la resistividad del agua ultrapura permanece en un valor extremadamente alto, aunque finito. Las propiedades inherentes del agua y los límites de nuestra tecnología dictan que existe una resistividad máxima teórica para el agua ultrapura.
A menudo nos referimos a las moléculas de agua como H₂O, asumiendo que son absolutamente neutras. Sin embargo, en realidad, las moléculas de agua nunca son tan "puras" como para dejar solo H₂O.
Debido a que el enlace covalente entre los átomos de hidrógeno y oxígeno no es absolutamente estable, las moléculas de agua sufren una reacción llamada "autoionización". En pocas palabras, una molécula de agua "roba" un átomo de hidrógeno de otra:
2H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH⁻
Esta reacción es un equilibrio dinámico. Esto significa que incluso en el agua más pura, siempre están presentes trazas de iones hidronio (H₃O⁺, abreviado como H⁺) e iones hidróxido (OH⁻). Estos iones actúan como portadores de carga y su presencia hace que el agua sea conductora.
La fórmula para calcular la resistividad (ρ) es ρ=1/σ, donde σ es la conductividad. La conductividad es proporcional a la concentración de iones. Por lo tanto, mientras estén presentes los iones H⁺ y OH⁻, la conductividad del agua no será cero y la resistividad no será infinita.
A 25 grados, en agua pura, [H⁺]=[OH⁻]=10⁻⁷mol/L. Según esta concentración de iones, la resistividad teórica es de aproximadamente 18,2 MΩ·cm. Este valor se considera el límite teórico de resistividad del agua ultrapura en condiciones ideales.
En aplicaciones del mundo real-, incluso el uso de tecnologías-de vanguardia (como ósmosis inversa, intercambio iónico, electro-desionización y desinfección ultravioleta) no pueden eliminar por completo todos los iones de impureza (como Na⁺, Cl⁻ y Ca⁺) del agua. Incluso si todos los iones del agua se pueden eliminar por completo, los siguientes "forasteros" siguen siendo difíciles de eliminar por completo:
Dióxido de carbono en el aire: Este es uno de los principales culpables de la disminución de la resistividad del agua ultrapura en el laboratorio. El agua ultrapura es un disolvente extremadamente fuerte. Una vez expuesto al aire, disuelve rápidamente el CO₂, formando ácido carbónico, que se ioniza en iones H⁺ y HCO₃⁻:
CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻
Este proceso aumenta significativamente la concentración de iones, lo que hace que la resistividad caiga rápidamente de 18,2 MΩ·cm al rango de 1-10 MΩ·cm. Por lo tanto, la medición de agua ultrapura verdaderamente de alta resistividad debe realizarse bajo una atmósfera inerte y sellada.
Sistema de agua ultrapura de ósmosis inversa para exámenes físicos y análisis de sangre - Equipo de ósmosis inversa - Nanjing Xuanke Environmental Protection Technology Co., Ltd.
Disolución de contenedores y tuberías: los contenedores utilizados para almacenar y transportar agua ultrapura (incluso aquellos hechos de polietileno o teflón de alta-pureza) pueden disolver lentamente trazas de iones o materia orgánica, contaminando las muestras de agua.
Microorganismos: Los microorganismos llevan una carga eléctrica y su metabolismo también puede producir sustancias iónicas, afectando la calidad del agua.