En este blog trataremos uno de los métodos electroanalíticos, la conductimetría, método que se utiliza para medir la conductividad de una disolución iónica o salina y se realiza por medio del movimiento de estos en la disolución.
Veremos cúal es el fundamento de esta técnica, las unidades y términos clave como electrolito y conductividad molar y equivalente..
Analizaremos el instrumento de medida concencional, en qué consiste su funcionamiento, recomendaciones básicas para hacer las mediciones y para el mantenimiento.
Las medidas de conductividad difieren en los tres estados de la materia, veremos las consideraciones principales en los líquidos, concretamente en el agua.
Como curiosidad, se presentan algunas noticias de actualidad relacionadas con el tema a tratar.
Aqui vamos a exponer algunas noticias relacionadas con el tema tratado en el blog, puesto que la conductividad no sólo abarca temas relacionados con aguas, sino que tambien es utilizada en la agricultura, la tecnología... en una amplia variedad de campos, podemos encontrar varios artículos con un mismo tema en común: la conductividad.
Una pintura con alta conductividad eléctrica.
Los científicos galeses están desarrolllando una pintura con propiedades fotovoltáicas, con esta pintura podrían pintarse edificios, paredes, techos, permitiendo que las casas y oficinas del futuro generen su propia energía.
Informes de la Dinama ratifican contaminación en el río Santa Lucía.
En este artículo podemos ver la conductividad como indicador de la mala calidad del agua de un río, los altos valores constituyeron señales de alerta para incrementar los estudios y el control de vertidos que llegan al agua de este sistema.
Aqualia realiza más de 2.200 análisis al año sobre la calidad sanitaria del agua de Balanegra.
Los análisis de control miden parámetros relacionados con la calidad organoléptica del agua, además de análisis de conductividad, pH, hierro, cloruros...
En soluciones acuosas la conductividad es directamente proporcional a la concentración de sólidosdisueltos, por lo tanto cuanto mayor sea dicha concentración, mayor será la conductividad. La relación entre conductividad y sólidos disueltos se expresa, dependiendo de las aplicaciones, con una buena aproximación por la siguiente igualdad:
1,4 µS/cm = 1 ppm o 2 µS/cm = 1 ppm (mg/l de CaCO3)
Además de los conductivímetros, están los instrumentos TDS que convierten automáticamente el valor de la conductividad eléctrica en ppm, dando una lectura directa de la concentración de sólidos disueltos, facilitando así los resultados.
Utilizando medidores de conductividad o sólidos disueltos, es posible obtener, con muy buena aproximación, el valor de la dureza del agua, incluso en grados Franceses. La causa principal del agua dura es la presencia de iones de calcio o magnesio disueltos.
Aquí podemos encontrar más información sobre esto.
En el agua y materiales iónicos o fluidos puede generarse el movimiento de una red de iones cargados. Este proceso produce corriente eléctrica y se denomina conducción iónica.
El agua pura es un buen conductor de la electricidad. El agua destilada ordinaria en equilibrio con dióxido de carbono en el aire tiene una conductividad aproximadamente de 10 x 10-6 W-1*m-1 (20 dS/m).
La determinación de la conductividad es de gran importancia, pues da una idea del grado de mineralización del agua natural, potable, residual, residual tratada de proceso o bien del agua para ser usada en el laboratorio de análisis de rutina o para trabajos de investigación.
El valor de la conductividad es un parámetro regulado por límites máximos permisibles, también es un parámetro de calidad del agua para usos y actividades agrícolas, para contacto primario y para el consumo humano.
La conductividad varía en función de la fuente de agua: agua subterránea, agua de escorrentía de la agricultura, aguas residuales municipales y precipitación.
Como comentamos, el valor de la conductividad es un parámetro regulado, el cual no debe ser sobrepasado, en este enlace podemos encontrar la condutividad como uno de los muchos caracteres de las aguas potables que deben ser regulados, presentes en el BOE.
Los mecanismos de conductividad difieren entre los tres estados de la materia. Por ejemplo en los sólidos los átomos como tal no son libres de moverse y la conductividad se debe a los electrones. En los metales existen electrones cuasi-libres que se pueden mover muy libremente por todo el volumen, en cambio en los aislantes, muchos de ellos son sólidos iónicos, apenas existen electrones libres y por esa razón son muy malos conductores.
En este enlace veremos la conductividad en medios líquidos, en medios sólidos y una tabla con algunos valores de conductividades eléctricas.
También define los materiales dieléctricos y el fenómeno del ferromagnetismo.
La medición directa de la conductividad es un proceso muy sensible para la medición de concentraciones iónicas, pero debe ser utilizada con cautela, pues cualquier especie con carga eléctrica presente en una solución contribuirá para la conductancia total.
Las medidas conductimétricas también pueden ser utilizadas para determinar el punto final de muchas titulaciones, pero el uso está limitado a sistemas relativamente simples, en los cuales no existe cantidad excesiva de reactivos presentes. Así, muchas titulaciones de oxidación que exigen la presencia de cantidades relativamente grandes de ácidos no son apropiadas para la titulación conductimétrica.
El monitoreo conductimétrico es empleado en laboratorios para acompañar la operación de unidades de intercambio iónico que producen agua desionizada y tiene aplicaciones industriales semejantes en los procesos que exigen el uso de agua muy pura.
Existen aplicaciones industriales importantes, como el uso del agua de alimentación de calderas, en las grandes usinas de vapor, generadores de electricidad...
En este enlace podemos ver algunas de las aplicaciones en diferentes sectores y sus usos.
La precisión de las mediciones de conductividad y la vida útil de cada celda se verán comprometidas severamente si el sensor no es usado y mantenido de manera adecuada.
A continuación se detallan algunas recomendaciones a tener presentes para lograr una prolongada vida útil de la celda de medición:
- inspeccionar visualmente los electrodos de la celda para verificar que no aparezcan manchas o daños en sus partes constitutivas de las zonas de medición,
- evitar la limpieza mecánica de la celda, así como posible contacto con materiales que pudieran provocar rayas o variaciones en su superficie,
- depósitos de aceites, polvo o suciedad darán lecturas erróneas y deberán removerse por suave limpieza con productos detersivos, enjuagando posteriormente con abundante agua de muy baja conductividad,
- calibrar el sistema luego de cualquier proceso de limpieza y antes de efectuar la serie de mediciones a las muestras, mediante el uso de soluciones patrón de conductividad conocida y certificada,
- durante breves períodos, las celdas pueden ser almacenadas en agua purificada, para períodos prolongados, secas en su estuche.
Ya que hay un gran número de marcas y modelos de conductímetros en el mercado, para un detallado procedimiento habría que referirse al manual de manejo del instrumento utilizado en cada caso.
A continuación se muestran unas recomendaciones básicas para la medición.
Después de escoger la celda de la constante adecuada, se siguen los siguientes pasos para obtener resultados exactos y repetitivos.
1. La celda deberá estar limpia antes de hacer cualquier medición.
2. La celda deberá estar suspendida en la solución de tal manera, que los orificios del venteo estén sumergidos. La cámara del electrodo no debe temer 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.
5. La presencia de campos eléctricos y corrientes espurias causadas por agitadores magnéticos, calentadores, etc, pueden causar dificultad para lecturas adecuadas. El usuario deberá evaluar estos efectos y hacer las correcciones necesarias.
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. Elegir correctamente el producto de lavado para la celda.
Para verificar el estado general del conductímetro, se deben hacer mediciones de la conductividad de las soluciones estándar, y en su caso calibrar la lectura del instrumento a que den los valores especificados.
Para efectuar la calibración y/o medición con una baja dispersión de resultados y alta precisión, es recomendable:
- enjaguar por lo menos tres veces previamente a la lectura el vaso contenedor de la muestra así como la celda de medición, con el líquido que se vaya a leer, descartando cada una de las porciones de lavado
- asegurarse de que la celda ha quedado completamente sumergida en el medio a medir
- evitar que hayan quedado burbujas de aire entre las paredes de la celda, y en caso de que existan, desprenderlas por una ligera agitación de la celda
- enjaguar con abundante agua purificada la celda entre muestras
