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Determinación de la Conductividad Eléctrica
 
Generalidades Material  Cálculos Pregunta 1
Principios Estandarización Precisión  Pregunta 2
Aparatos Procedimiento Bibliografía Pregunta 3
1.- Generalidades
 
La conductividad eléctrica, se define como la capacidad que tienen las sales inorgánicas en solución
( electrolitos ) para conducir la corriente electrica.
El agua pura,  practicamente no conduce la corriente, sin embargo el agua con sales disueltas conduce la corriente eléctrica. Los iones cargados positiva y negativamente son los que conducen la corriente, y la cantidad conducida dependerá del número de iones presentes y de su movilidad.
En la mayoría de las soluciones acuosoas, entre mayor sea la cantidad de sales disueltas, mayor será la conductividad, este efecto continúa hasta que la solución está tan llena de iones  que se restringe la libertad de movimiento y la conductividad puede disminuir en lugar de aumentas, dándose casos de dos diferentes concentraciones con la misma conductividad. ( ver Tabla )
Todos los valores de conductividad están referidos a una tempertatura de referencia de 25 ° C
.
Valores de conductividad de algunas muestras típicas
 
Temperatura de la muestra 25 ° C
Conductividad, µS/cm
Agua ultrapura
0.05
Agua de alimentación a calderas
1 a 5
Agua potable
50 a 100
Agua de mar
53,000
5 % NaOH
223,000
50 % NaOH
150,000
10 % HCl
700,000
32 % de HCl
700,000
31 % HNO3
865,000

Algunas sustancias se ionizan en forma más completa que otras y por lo mismo conducen mejor la corriente. Cada ácido, base o sal tienen su curva característica de concentración contra conductividad.
Son buenos conductores : los ácidos, bases y sales inorgánicas: HCl, NaOH, NaCl, Na2CO3 ....etc.
Son malos conductores : Las moléculas de sustancias orgánicas que por la naturaleza de sus enlaces son no iónicas: como la sacarosa, el benceno, los hidrocarburos, los carbohidratos.... etc, estas sustancias, no se ionizan en el agua y por lo tanto no conducen la corriente eléctrica.
Un aumento en la temperarura, disminuye la viscosidad del agua y permite que los iones se muevan más rapidamente, conduciendo más electricidad. Este efecto de la temperatura es diferente para cada ion, pero tipicamente para soluciones acuosas diluidas, la conductividad varía de 1 a 4 % por cada ° C.
Conociendo estos factores, la medición de la conductividad nos permite tener una idea muy aproximada de la cantidad de sales disueltas.

1.1.- Almacenaje de la muestra

Las muestras se deben tomar en frascos de vidrio o polipropileno, perfectamente tapados.

1.2.- Campo de aplicación

Este método de prueba es aplicable a la detección de impurezas y en algunos casos a la medición cuantitativa de los constituyentes iónicos disueltos presentes en el agua:

2.- Principios
 
La conductividad eléctrica es el recíproco de la resistencia a-c en ohms, medida entre las caras opuestas de un cubo de 1.0 cm de una solución acuosa a una temperatura especificada. Esta solución se comporta como un conductor eléctrico donde se pueden aplicar las leyes físicas de la resistencia eléctrica.
Las unidades de la conductividad eléctrica son el Siemens/cm  ( las unidades antiguas, erán los mhos/cm que son numéricamente equivalentes al S/cm ).
En la práctica no se mide la conductividad entre electrodos de 1 cm sino con electrodos de diferente tamaño, rectangulares o cilíndricos, por lo que al hacer la medición, en lugar de la conductividad, se mide la conductancia, la cual al ser multiplicada por una constante ( k ) de cada celda en particular, se transforma en la conductividad en S/cm.
 
                         Conductividad =  Conductancia de la muestra * k
                                            k =   d/A
         
          k: Constante de la celda
          d: distancia de la separación de los electrodos
         A: Area de los electrodos
Así, un electrodo de 1 cm de separación y con area de 1 cm , tendrá una k = 1

La medición eléctrica se efectúa mediante un puente de Wheastone para medir resistencias.
Las resistencias R1 y R2 son fijas y su valor va de acuerdo al intervalo de conductividad que se pretende medir. La resistencia Rx es la que proporciona la solución a la cual se le va a medir la conductividad. La resistencia R3 se varía en forma continua hasta poner en equilibrio el puente, de tal forma que no pase corriente hacia el medidor.
 

2.1- Interferencias
 
3.- Aparatos
 
4.- Material
Termómetro de 0 a 110 ° C
Vaso de precipitado de forma larga, de 100ml

4.1.- Reactivos

Alcohol etílico del 95 %  ( Para el lavado de los electrodos )
Agua destilada ultra pura, especificación ASTM D1193 Tipo I
Cloruro de potasio: de 100 % +/- 0.1 de pureza. Secarlo a 150 ° C durante 2 horas, guardarlo en un desecador.
Solución estandar (1) de cloruro de potasio KCl : Disolver 0.7440 g de KCl en agua destilada ASTM tipo I y diluir a 1 litro. Esta solución tiene una conductividad de 1408.8 µS/cm.
Solución estandar (2) de cloruro de potasio KCl : Diluir 100 ml de la solución estandar (1) a 1000 ml en un matraz aforado y a 20 ° C. Esta solución tiene una conductividad específica de 146.9 µS/cm.

5.- Estandarización

Para verificar el estado general del conductímetro,  se deben hacer mediciones de la conductividad de las soluciones estandar 1 y 2 y en su caso calibrar la lectura del instrumento a que den los valores especificados.

6.- Procedimiento

Ya que hay un gran número de marcas y modelos de conductímetros en el mercado, para un detallado procedimiento habrá que referirse al manual de manejo del instrumento  que se este usando.
A continuación enlisto algunas recomendaciones para la  medición que aparecen en el instructivo de operación del conductímetro Yellow Spring Instruments (YSI) modelo 32 ( medidor de conductancia ):

Después de escoger la celda de la constante adecuada, observe los siguientes pasos para obtener resultados exactos y repetitivos:
 

  1. La celda deberá estar limpia antes de hacer cualquier medición.
  2. La celda debe de estar suspendida en la solución de tal manera, que los orificios de venteo estén sumergidos. La cámara del electrodo no debe tener aire entrampado ( esto se logra inclinando ligeramente la celda y golpeando suavemente los lados ).
  3. La celda deberá estar separada de las paredes y el fondo del recipiente, por lo menos 0.5 cm.
  4. Si es posible, el recipiente o el sistema en donde se va a hacer la medición deberá estar aislado del potencial de la tierra. Si no es posble , el medidor YSI modelo 32 debera operarse sin conexión a tierra.
  5. La presencia de campos eléctricos y corrientes espurias causadas por agitadores magnéticos, calentadores, etc., pueden causar dificultad para obtener lecturas adecuadas. El usuario deberá evaluar estos efectos y hacer las correcciones necesarias, utilizando cableado blindado o desconectándolos por un momento al hacer la lectura.
  6. Manejar la celda con cuidado, para evitar que se rompa o que pierda su calibración.
  7. La celda no se deberá transferir de una solución a otra, no sin antes lavarla cuidadosamente.
  8. No guarde la celda sucia o contaminada.
  9. No debe lavarse la celda con Agua regia, ya que esta disolverá la soldadura de oro que se utiliza en la construcción de las celdas del medidor YSI modelo 32.
7.- Cálculos

Si el instrumento da lecturas en conductancia:

                       Conductividad = Conductancia * k

                                           k = Constante de la celda

Si el instrumento da lecturas en conductancia, anotar el valor tal como se observa en la escala.
Para ambos casos el valor de la conductividad está en microSiemen/cm; referido a una temperatura de 25 ° C.

8.- Precisión

Dentro del intervalo de 10 a 2,000 microSiemen/cm, la precisión es de +/-  0.2 % de escala completa.

9.- Bibliografía:

American Society for testing and Materials. Annual book of Standards 1994
Determinación de Conductividad eléctrica del agua.  Metodo ASTM D 1125-91

Standard methods for the examinatión of water and waste water publicado por la APHA.
Medición de conductancia, Método 2510 B - 1995

 

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