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viernes, junio 02, 2006

Conductividad eléctrica del agua

Encadenando pensamientos, el envío anterior me ha recordado una concepción errónea que tiene mucha gente sobre la conductividad eléctrica del agua. A todos nos han dicho que hay que evitar tocar aparatos eléctricos o enchufes con las manos mojadas. Son muchas las secuencias de películas en las que un cable de alta tensión o similar, cae sobre algo de agua, y electrocuta a quien esté en contacto con ella. Así que uno pensaría, como es lógico y natural, que el agua debe ser un muy buen conductor de la electricidad ¿verdad? Pues va a ser que no.¿Cómo? Pues curiosamente, el agua, no sólo no es un buen conductor, sino que es un buen aislante.

Veamos, la corriente eléctrica no es más que un desplazamiento de cargas eléctricas. De hecho, la intensidad de corriente se define como la cantidad de carga eléctrica que atraviesa una sección, por unidad de tiempo (bueno, siendo puristas, el SI lo hace al contrario, es decir, define la unidad de carga eléctrica en función de las de intensidad y tiempo). Un buen conductor eléctrico, es un material en el se desplazan muchas cargas, al aplicar una diferencia de potencial eléctrico. En un metal, por ejemplo, los átomos están unidos entre sí mediante lo que se denomina enlace metálico. Este tipo de enlace, consiste básicamente en que los electrones más externos del átomo (los electrones de valencia, y no me refiero a la de las Fallas), son liberados, por decirlo de alguna manera, y pasan a ser comunes al resto de átomos (la realidad es más compleja, pero esta visión nos vale). Tenemos pues una serie de átomos que han perdido unos pocos electrones, inmersos en una nube de electrones. Estos electrones sueltos, tienen mucha movilidad, de forma que al aplicar una diferencia de potencial eléctrico, se desplazan hacia el polo positivo (los electrones tienen carga eléctrica negativa).

La estructura de las moleculas del agua es muy diferente. Como sabéis, la molécula de agua está formada por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno: H2O. La unión entre estos tres átomos es muy fuerte, y además la molécula es eléctricamente neutra, por lo que aplicando una diferencia de potencial eléctrico, no conseguimos nada. Con la suficiente tensión, podremos llegar a romper la molécula de agua y separarla en los iones H+ y OH-, que sí se desplazarían, y tendríamos por tanto una pequeña corriente eléctrica (no hay aislantes perfectos).

Entonces ¿todo eso del agua y la electricidad es mentira? No, para nada. El agua, tal y como la encontramos normalmente, es una buena conductora de la electricidad. ¿Pero no acabamos de ver justo lo contrario? Sí. Pero fijaos que he hablado únicamente de la molécula de agua, es decir, de agua pura. En el mundo real, a menos que destilemos el agua, siempre tendrá cosas disueltas en ella, como distintas sales (de hecho, se considera al agua como disolvente universal). Y entonces la cosa cambia mucho. Cuando una sal se disuelve en agua, las moléculas se dividen en iones, es decir, átomos o moléculas cargados eléctricamente. Estos iones se pueden desplazar, por lo que al aplicar una diferencia de potencial, se crea una corriente eléctrica.

Nunca olvidaré un experimento en el colegio, en las clases de química. El profesor preparó un sencillo circuito con una pila, una bombilla y tres cables. Un cable unía la pila y la bombilla. Otro estaba conectado al otro extremo de la pila, y el tercer cable al otro extremo de la bombilla (bueno, en realidad la bombilla estaba montada en un soporte, y ahí se conectaban los cables). El circuito quedaba abierto. Puso varios recipientes con agua, en los que había distintas sales disueltas, y en distinta cantidad, salvo uno, que tenía agua destilada. Al utilizar un recipiente cualquiera de agua para cerra el circuito (metiendo los extremos de los cables), la bombilla se encendía, con brillo variable dependiendo del recipiente. Para nuestro asombro, al utilizar el recipiente de agua destilada, la bombilla no se encendía.

Así que el agua, tal y como la encontramos en la naturaleza, o tratada para el consumo, es conductora de la electricidad, pero no por el agua en sí, sino por los compuestos que tiene disueltos en ella.

25 comentarios:

  1. Esto nos lleva considerar por qué es tan peligrosa la mezcla "electricidad + agua" para nosotros: porque la piel mojada pierde casi toda su resistencia eléctrica y en esas condiciones es bastante probable que el camino más fácil que se encuentre la corriente (ley del mínimo esfuerzo) sea a través de nuestro cuerpo.

    Aunque el agua sea destilada.

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  2. Según tengo entendido el agua, debido a la gran electronegatividad del atomo de oxigeno esta polarizada, con una carga negativa en el atomo de oxigeno y dos cargas positivas en los atomos de Hidrogeno. Esto es lo que permite la formación de los enlaces puente de hidrogeno en las moleculas y que el agua sea liquida.
    ¿Esto no afectaria a la conductividad electrica?

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  3. Pues no, el único efecto es que las moléculas de agua se polarizan en presencia de un campo eléctrico, es decir, se orientan todas en la dirección del campo.

    Para que haya conduccion, tiene que haber cargas libres y las moléculas de agua son electricamente neutras. Aunque tengan una parte más positiva y otra más negativa sus efectos se anulan y la carga total de la molécula es cero.

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  4. Aquí un inventito que encontré hoy mismo via www.makezine.com.

    http://www.instructables.com/ex/i/A299CB6643B61029AC23001143E7E506/?ALLSTEPS

    Es un "detector de lluvia". Consiste en una pila, dos clips, una bombilla, cable, un vaso, agua y una pizquita de sal. Es una parida pero funciona.

    Salu2.

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  5. La conductividad de hecho es uno de los parametros que se utilizan para medir la concentración de sales en agua.

    El agua ultrapura (no solo destilada sino tambien pasada por filtros varios) tiene una conductividad de 0,05 uS/cm.
    Tiene conductividad ya que hay iones OH- y H30+ en equilibrio en el H20 (con concentracion 10^(-7)), a parte de alguna que otra impureza que se quede.
    El agua potable normal tiene entre 50 y 100 uS/cm. El agua destilada suele andar entre 1 y 5 uS/cm. Suficiente como para no jugar con ella . Aunque no de para encender una bombilla a 4,5 V, a 240V yo no me arriesgaría.

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  6. No sé de ciencia, por eso vengo por aquí, a aprender algo: excelente esto, era uno de los que creían la historia del agua. De lo que surge una pregunta, ¿y el cuerpo humano? ¿por qué conduce la electricidad? ¿se debe a la piel, la sangre, el sistema nervioso, las sales, otras sustancias?

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  7. Supongo que todo esto tiene algo que ver con que a la batería del coche sólo le puedas echar agua destilada. Pero como no sé cómo funciona...

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  8. A la batería del coche si le echas agua sin destilar, en pocos meses tendrías los electrodos cubiertos de una simpática costra de sales que impedirían su funcionamiento. Así que mejor le echamos el agua tan pura como se pueda.

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  9. Si conduce coches... ¿por qué no va a conducir electricidad?

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  10. El cuerpo humano conduce la electricidad porq es en 90% agua con montones de sales disueltas. en plan resumido. hay partes del cuerpo que conducen mejor y demas, pero a grandes rasgos puedes modelizarlo asi.

    En realidad la mayor parte de os bichos utilizan la electricidad. el sistema nervioso utiliza impulsos electricos para enviar señales a traves de las neuronas. creo q la tension es 1.5v, pero no estoy muy seguro, no es mi campo. de todas formas, la concentacion de sales en nuestro organismo es muy importante, entre otras cosas por eso. si no hay sales el sistema nervioso no funciona bien. creo q en casos de deshidratacion se nota, y no se si hay alguna enfermedad por ahi que tiene q ver con eso. de hecho las convulsiones que se sufren con el paso de corriente electrica se debe a q los musculos reciben la descarga, interpretandolo como señales autenticas. de ahi la electroestimulacion.

    Obviamente las cosas son algo mas complicadas... pero a grandes rasgos... un poco de "mentir a niños" ;)

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  11. 90% es un poco exagerado ¿no? :-) Creo recordar que está en torno al 70%

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  12. ¿70% en lugar de 90%? Entonces la concentración de sales será mayor ¿no?

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  13. El sistema nervioso no usa exactamente impulsos eléctricos como en un cable. No hay movilidad de cargas y diferencia de potencial entre un extremo a otro. Son desplazamientos de iones entre uno y otro lado de la membrana de la célula, los iones (cargas eléctricas) se desplazan en sentido perpendicular a la transmisión del impulso. Para que se produzca esto se hace gracias a gradientes electroquímicos. Se necesitan proteínas sensibles a la diferencia de potencial entre el interior de la célulal y el medio externo. Pero no es una conductividad eléctrica, entre otras cosas el impulso nervioso es mucho más lento.
    Y recordemos que aunque el cuerpo humano se forma en un alto porcentaje de agua con electrolitos disueltos, no somos un medio homogéneo. Por ejemplo, estamos envueltos en piel, que es bastante aislante. Esta capa protectora de quitina es relativamente eficaz como aislante. Por eso con algunas pilas podemos sentir la electricidad cuando tocamos los polos con la lengua, y no si tocamos ambos polos con un dedo mojado.

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  14. Supongo que donde dice quitina debería decir queratina. La quitina es para los bichejos ;o)

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  15. recuerdo hace algun tiempo atras de ver por television un aviso del estilo "Llame Ya!" que vendia un liquido lubricante que entre sus multiples virtudes poseia la capasidad de protejer el arrnque de un auto de la humedad.

    En el programa, presentaban un motor completo y funcional (en un pedestal) y mostraban ante los ojos de un impresionado público como luego de "proteger" el distribuidor con el mágico lubricante podian -con toda confianza- encender el motor despues de llenar la tapa de agua, y no cualquier agua, sino de "agua completamente pura", detalle del cual hacian el mayor alarde ante su ingenuo público.

    Por si alguien no lo sabe -en esta epoca de coches de encendido electrónico- el distribuidor es un dispositivo que distribuye la chispa electrica desde la bobina de arranque a las bujias que son las que efectivamente encienden el combustible dentro del motor, produciendo su arranque. Esta de más aclarar que si entra humedad en el distribuidor (o si se llena de agua como en la propaganda), este dejara de funcionar. A menos claro que se llene con "agua pura", la cual es absolutamente aislante com quedo muy bien explicado en este post.

    Hay una cosa que aun me asombra. Ya se que puede parecer muy poca cosa, pero me habla de un problema muy grabe en la educación. ¿Cómo es posible que desconoscamos las propiedades de algo tan comun como el agua? No estamos hablando de algun materia radioactivo, estamos hablando del agua, la sustancia más comun y abundante en nuestro planeta! No entiendo como la gente puede ir tan tranquila por el mundo... desconociendo casi absolutamente todo sobre ese "mundo".
    :)

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  16. De verdad, sinceramente te agradezcode corazon por esta maravillosa informacion-que punto de vista tan extraordinario-,
    me ayudo muchisimo en un experimento similar al que usted hizo...mezclamos sal y agua para formar un conductor de corriente electrica, pero como lo que introdujo el texto, el agua no es un buen conductor como todo lo imaginabamos; la sal no se disuelve tan facilmente dentro del agua, hemos probado con mucho metodos: agregando vinagre, cloro, agua recien hervida, pero nada...finalmente descubri la buen funcion de la "licuadora"-como un super catalizador extravagantemente externo-; Y el otro cuestion que nos preocupaban es la fuente de energia, enlazamos 4 pilas de 1.5 V para formar una bateria de 6 V...

    Bueno, de todos modos gracias por su idea, me sirvio mucho para la elaboracion del concepto^^

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  17. que pasaría si los cables con tensión de una lámpara cae a una pecera recién llenada con agua del grifo ? espero respuesta gracias y la lámpara no es 12 voltios es 230 voltios

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  18. pues Obtienes Pescados Fritos, listos para servir en al Sarten, eso si antes el interuptor Diferencial se dispara y te salva la vida y los peces.

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  19. Pregunta: es cierto que: las moleculas del agua son electricamente neutras debido a que la suma de los valores de electronegatividad de los atomos en la molecula es cero?

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  20. Son neutras porque el número de cargas positivas (protones) y negativas (electrones) es el mismo. Eso es válido para cualquier molécula que no haya sido ionizada (es decir, que no se le haya arranado algún electrón).

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  21. Yo recuerdo cuando era niño, que mi hermana adolecente se metió a un curso de manicure y compró todas las heramientas necesarias, una de ellas era un aparáto eletrico parecido a un experimidor de naranjas que calentaba agua donde se metía la mano, pues el agua caliente ablandaba los callos, o las cutículas o que se yo, el caso es que mi hermana no leyó las instrucciones y metió la mano mientras el aparato estaba conectado y se electrocutó, y creo que se salvó por el aparato no tendría un gran voltaje, resulta que una vez el agua estaba caliente, debías desconectarlo de la electricidad, mi pregunta, el agua de la tubería que es lo que tiene que la hace un conductor ¿es el cloro?

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  22. No sólo el cloro. El agua del grifo tiene disueltos varios minerales. Si no, no sería potable.

    Por cierto, el apararto ese parece un riesgo para la salud ¿no? Vale que tendrá un manual de instrucciones y todo eso, pero creo que un aparato diseñado para ser enchufado a la red eléctrica y además contener agua, debería tener unas mínimas salvaguardas para usos descuidados.

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  23. Oye tienes razón, era un aparato peligroso, lo estuve buscando en todas las formas posibles en Google, al final lo encontre con el nombre de "bowl spa eléctrico", es una herramienta común de manicure, pero lo que te cuento pasó hace como 20 años, no se si los modelos modernos aun tengan este defecto, yo creo que bastaría usar un material aislante. Oye hablando de agua hace poco estuve en un campamento donde no teníamos acceso al agua potable y había que traerla de muy lejos, yo les decía que podíamos hervir el agua del río pero todos me decían que eso no la haría potable, aunque yo tomo agua de río y no me pasa nada, pero el punto es ¿es cierto que puedes hacer que el agua se apta para el consumo humano si la hierves? No estaría mal escribir un artícula sobre la potabilidad del agua, explicando también de lo minerales que mencionas.

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  24. Es una buena idea. Tendría que documentarme mejor, ya que del tema sólo tengo nociones muy básicas. Me lo apunto.

    Lo de hervir el agua, no es suficiente, dependiendo de la composición. Al hervirla, lo que haces es matar las bacterias que pueda tener, lo cual ya es un paso. Pero para que el agua sea potable, además debe tener una concentración de determinados minerales, dentro de un rango. La cualidad de potable, no se refiere solo a que te la puedas beber y no te pase algo malo (que no sea tóxica o una fuente de infecciones), sino que además, puedas subsistir con ella.

    Me explico, los minerales disueltos en el agua son necesarios para nuestro cuerpo. El agua destilada, por ejemplo, no tiene nada disuelto. Es únicamente agua pura. No es tóxica, y si bebes un vaso de agua destilada, no te envenenarás. Pero no podrías vivir bebiendo únicamente ese agua, ya que acabarías con una carencia grave de minerales, que supongo desembocaría en alguna anemia o enfermedad. Por tanto, no se considera potable.

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