Estudio del agua: la conductividad, una gran desconocida

La medida de conductividad de una determinada muestra acuosa, léase por ejemplo un agua, es una medida inespecífica, pues no suministra el valor de los aniones o cationes de dicha muestra individualmente. Sin embargo, las medidas de conductividad son de enorme importancia en las ramas de ciencias en general y en particular en el estudio de aguas de diversos orígenes y procedencias.

Además de servir como indicador de, por ejemplo, la salinidad de un agua de riego, las medidas de conductividad son utilizadas también como sistema detector en cromatografía iónica para la determinación de aniones y cationes en aguas y/o suelos (con y sin supresión química) o como indicación del punto final en muchas volumetrías ácido-base o de precipitación.

Igualmente a partir de la conductividad de una muestra se puede obtener:

  • Su resistividad (inversa de la conductividad, parámetro de calidad en obtención de agua ultrapura, UPW, según la ASTM o ISO).
  • Los sólidos disueltos totales (TDS, siempre iguales o menores a la conductividad).
  • La salinidad de una muestra en unidades PSU.
  • El potencial osmótico de una disolución (agua potable, de riego, etc).

En un contexto más puramente físico-químico y termodinámico, se pueden calcular también productos de solubilidad de compuestos muy insolubles a partir de medidas de conductividad.

El instrumento que mide la conductividad es un conductímetro, que aplica una corriente alterna para medir la resistencia (impedancia realmente) de la disolución objeto de estudio. El instrumento impone la condición de nulo y una vez calculada esta impendancia a partir de la ley de Ohm, obtiene  la conductancia, a continuación la multiplica por la constante de célula y finalmente presenta en pantalla el valor de la conductividad de la muestra, habitualmente en microsiemens cm-1 o milisiemens cm-1.

La aplicación de corriente alterna evita la polarización de los electrodos, fenómeno por el cual cualquier disolución sufre electrólisis, traduciéndose este hecho en que la intensidad de corriente iría disminuyendo paulatinamente en el tiempo, no alcanzándose nunca un valor estable de corriente. Fenómenos de polarización implican que no se puede aplicar matemáticamente la ley de Ohm y por tanto no es posible determinar la impedancia. Es importante saber que esta corriente inicial se convierte en cero precisamente por la imposición eléctrica con la que trabaja el puente de Kolrausch (intensidad nula para medir la impedancia).

Igualmente, debemos saber que a mayor conductividad de la muestra, es necesaria una mayor constante de célula mayor, para evitar errores  y que también debemos aumentar la frecuencia de la corriente alterna de trabajo para evitar el comentado efecto de polarización.

El cálculo de la verdadera constante de la célula, no es sino la calibración de la sonda de conductividad con un patrón de KCl de concentración y conductividad perfectamente conocidas. Adicionalmente, para poder calibrar correctamente debemos conocer el comportamiento y dependencia de la conductividad de este patrón con respecto a la variable temperatura.

Finalmente, la conductividad se presenta en pantalla corregida a 25 grados, es decir, el conductímetro presenta la conductividad de la muestra como si ésta se encontrase  a 25 grados, aunque realmente no lo esté. Para ello aplica el coeficiente de temperatura α que habitualmente es de un 2 %. Si la temperatura de la muestra se encuentra por encima de 25 grados Celsius, la disminuye y si está por debajo, la sube. Para esta corrección es necesaria una sonda de temperatura externa, por ejemplo una PT 100, o bien que la lleve incorporada la propia sonda de conductividad.