¿Cómo se mide la conductividad eléctrica de una solución líquida?

Publicado el 9 junio, 2025 por Rodrigo Ricardo

La conductividad eléctrica es una propiedad fundamental en química, física e ingeniería que permite evaluar la capacidad de una solución líquida para transportar corriente eléctrica. Su medición es esencial en aplicaciones como el control de calidad del agua, procesos industriales y estudios electroquímicos. En este artículo, exploraremos los principios teóricos, los métodos de medición, los instrumentos utilizados y los factores que influyen en la conductividad eléctrica de una solución.

1. Fundamentos Teóricos de la Conductividad Eléctrica

¿Qué es la Conductividad Eléctrica?

La conductividad eléctrica (σ) es una medida de la capacidad de un material para conducir la corriente eléctrica. En soluciones líquidas, esta propiedad depende de la presencia de iones disueltos, que actúan como portadores de carga. A mayor concentración de iones, mayor conductividad.

Las unidades de medida estándar son Siemens por metro (S/m), aunque en soluciones acuosas diluidas es común usar microsiemens por centímetro (µS/cm) o milisiemens por centímetro (mS/cm).

Relación entre Conductividad y Concentración Iónica

La conductividad no es directamente proporcional a la concentración de iones debido a efectos como:

  • Interacciones iónicas: A altas concentraciones, los iones se interfieren entre sí, reduciendo la movilidad.
  • Temperatura: La conductividad aumenta con la temperatura debido a una mayor movilidad iónica.
  • Naturaleza de los iones: Algunos iones (como H⁺ y OH⁻) tienen mayor movilidad que otros.

Ley de Ohm y Conductividad

La relación entre voltaje (V), corriente (I) y resistencia (R) en una solución sigue la Ley de Ohm (V = I × R). La conductividad es la inversa de la resistividad (ρ), por lo que:

[{eq}σ = \frac{1}{ρ} = \frac{L}{R × A}{/eq}]

Donde:

  • L = distancia entre electrodos (m).
  • A = área de los electrodos (m²).
  • R = resistencia medida (Ω).

2. Métodos y Equipos para Medir Conductividad

Conductímetros: Principio de Funcionamiento

Los conductímetros son dispositivos que miden la conductividad mediante electrodos de medición. Estos electrodos aplican un voltaje alterno para evitar polarización y miden la corriente resultante.

Tipos de Celdas de Conductividad

  1. Celdas de dos electrodos: Ideales para soluciones de baja conductividad (agua pura, soluciones diluidas).
  2. Celdas de cuatro electrodos: Eliminan errores por polarización en soluciones altamente conductoras (agua de mar, ácidos concentrados).
  3. Celdas inductivas: Usan bobinas electromagnéticas, evitando contacto directo con la solución (útil en fluidos corrosivos).

Calibración del Conductímetro

Para garantizar precisión, los conductímetros deben calibrarse con soluciones estándar de KCl a concentraciones conocidas (ej. 0.01 M KCl = 1413 µS/cm a 25°C).

Factores que Afectan la Medición

  • Temperatura: La conductividad aumenta ~2% por cada °C. Los conductímetros modernos incluyen compensación automática de temperatura (ATC).
  • Contaminación de electrodos: Los depósitos minerales o burbujas alteran la lectura. Se recomienda limpieza con ácido diluido.
  • Frecuencia de medición: Soluciones de alta conductividad requieren mayor frecuencia para evitar errores.

3. Aplicaciones y Consideraciones Prácticas

Usos en la Industria y la Ciencia

  • Control de calidad del agua: Monitoreo de pureza en agua potable, aguas residuales y sistemas de ósmosis inversa.
  • Agricultura: Medición de nutrientes en soluciones hidropónicas.
  • Industria farmacéutica: Verificación de la calidad del agua ultrapura (USP).

Comparación con Otras Técnicas

  • TDS (Sólidos Disueltos Totales): Se estima a partir de la conductividad, pero no distingue entre iones específicos.
  • Potenciometría iónica: Mide concentraciones de iones específicos (ej. Na⁺, Cl⁻), pero es más compleja.

Consejos para Mediciones Precisas

  1. Mantener una temperatura estable: Usar un baño termostatizado si no hay ATC.
  2. Evitar burbujas en los electrodos: Agitar suavemente la solución antes de medir.
  3. Seleccionar el rango adecuado: Usar celdas de bajo rango para agua pura y de alto rango para soluciones salinas.

Conclusión

La medición de la conductividad eléctrica en soluciones líquidas es una técnica versátil y ampliamente utilizada en laboratorios e industrias. Comprender sus fundamentos, elegir el equipo adecuado y seguir buenas prácticas asegura resultados confiables. Si necesitas realizar mediciones precisas, invierte en un conductímetro de calidad y calibra regularmente para obtener datos consistentes.

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