CONDUCTIVIDAD

CÓDIGO GENERAL

004

Código

 

1. SUMARIO Y APLICACIONES

  1. La conductividad es una medida de la propiedad que poseen las soluciones acuosas para conducir la corriente eléctrica. Esta propiedad depende de la presencia de iones, su concentración, movilidad y valencia, y de la temperatura de la medición. Las soluciones de la mayor parte de los compuestos inorgánicos son buenas conductoras. Las moléculas orgánicas al no disociarse en el agua, conducen la corriente en muy baja escala.

  2. Para la determinación de la conductividad la medida física hecha en el laboratorio es la resistencia, en ohmios o megaohmios. La conductividad es el inverso de la resistencia específica, y se expresa en micromho por centímetro (m mho/cm) o milisiemens por metro (mS/m) en el Sistema Internacional de Unidades.

  3. El intervalo de aplicación del método es de 10 a 10.000 (o hasta 50.000) m mho/cm; las conductividades fuera de estos valores son difíciles de medir con los componentes electrónicos y la celda convencionales.

  4. El método es aplicable a aguas potables, superficiales, salinas, aguas residuales domésticas e industriales y lluvia ácida.

2. LIMITACIONES E INTERFERENCIAS

  1. El valor de conductividad de una solución depende de la temperatura de la muestra en el momento de realizar la medición. Para obtener resultados precisos la lectura se realiza a 25,0ºC.

  2. Las mediciones de conductividad en el laboratorio son relativamente precisas, sin embargo datos con menor precisión se utilizan en otras aplicaciones.

  3. Las desviaciones de las mediciones con equipos de conductividad se presentan cuando los electrodos almacenan residuos y la muestra no circula adecuadamente.

3. TOMA Y PRESERVACIÓN DE MUESTRAS

  1. El tamaño mínimo de muestra debe ser de 500 mL; su recolección se puede hacer en envases de plástico (polietileno o equivalente) o de vidrio.

  2. La única preservación posible es refrigerar la muestra; el período máximo de almacenamiento es de 28 días.

4. APARATOS

  1. Conductímetro: Usar un instrumento cuya medida de conductividad en términos de error no exceda el 1% o 1 m mho/cm, dependiendo del que sea más grande.

  2. Termómetro: que cubra el intervalo de 23 a 27ºC, con una aproximación de 0,1ºC. Es conveniente un termómetro con un pequeño termistor como elemento sensible debido a su rápida respuesta; algunos conductímetros están equipados con un sensor automático de temperatura.

  3. Celda de conductividad:

        Con electrodos de platino. Su selección depende del intervalo de resistencia y conductividad del instrumento, el cual se comprueba por comparación de los resultados experimentales con la conductividad verdadera de soluciones estándar de cloruro de potasio. Las celdas nuevas se lavan con mezcla sulfocrómica y los electrodos se platinizan antes de su uso; posteriormente se deben lavar y replatinizar cuando las lecturas sean erráticas, cuando no se obtenga un punto final nítido, o cuando se formen depósitos negros de platino en escamas. Para el platinizado de los electrodos, seguir las indicaciones del fabricante o consultar Standard Methods, pág. 2-45.

        Con electrodos no platinizados. Construidos de metales comunes (entre otros, acero inoxidable), se emplean para monitoreos continuos o mediciones en campo; se calibra por comparación de las lecturas contra un instrumento de laboratorio. Se debe emplear una celda y un instrumento diseñados correctamente para minimizar errores en la constante de la celda.

5. REACTIVOS

  1. Agua desionizada, para conductividad. Existen varios métodos para preparar agua grado reactivo, el más común de los cuales consiste en pasar agua destilada a través de un desionizador de lecho mixto y descartar el primer filtrado. La conductividad debe ser pequeña comparada con el valor a ser medido, generalmente menor de 1 m mho/cm.

  2. Solución estándar de cloruro de potasio, KCl 0,0100 M. Disolver 745,6 mg de KCl anhidro en agua desionizada y diluir a 1000 mL en un balón volumétrico, a 25ºC. Guardar en un frasco de vidrio borosilicatado con tapón de vidrio. Esta solución tiene una conductividad de 1412 m mho/cm a 25ºC y es satisfactoria para la mayoría de muestras cuando la celda tiene una constante entre 1 y 2; para otras constantes de celda, usar soluciones de KCl más fuertes o débiles, de acuerdo con la Tabla 1.

6. PROCEDIMIENTO

  1. Calibración instrumental. Determinación de la constante de la celda.

    Enjuagar la celda de conductividad con mínimo tres porciones de solución 0,01 M de KCl; ajustar la temperatura de una cuarta porción a 25,0 ± 0,1ºC. Si el conductímetro muestra la resistencia, R, ohmios, medir la resistencia de esta porción y anotar la temperatura. Calcular la constante de la celda, C:

    donde:

      RKCl = resistencia medida, ohm, y

      t = temperatura registrada, oC.

  1. Frecuentemente los conductímetros indican directamente la conductividad; las sondas comerciales poseen un sensor de temperatura. Enjuagar la sonda tres veces con KCl 0,0100 M. Con la sonda en la solución estándar de KCl, ajustar el compensador de temperatura a 0,0191 C–1 y ajustar el medidor para leer 1412 m mho/cm; este procedimiento ajusta automáticamente la corriente interna de la celda.

  2. Medición de la conductividad.

    Enjuagar la celda de conductividad con una o más porciones de la muestra. Ajustar la temperatura de otra porción a 25 ± 0,1ºC y medir la resistencia o la conductividad de la muestra registrando la temperatura con aproximación de ± 0,1ºC.

    TABLA 1. CONDUCTIVIDAD EQUIVALENTE, L , Y CONDUCTIVIDAD, k,

DE SOLUCIONES DE CLORURO DE POTASIO A 25,0ºC*

 

KCl

Concentración

M ó equiv./L

Conductividad equivalente, L , mho.cm2/equiv.

Conductividad kS,

m mho/cm**

 
 

    0

149,9

   
 

    0,0001

148,9

14,9

 
 

    0,0005

147,7

73,9

 
 

    0,001

146,9

146,9

 
 

    0,005

143,6

717,5

 
 

    0,01

141,2

1412

 
 

    0,02

138,2

2765

 
 

    0,05

133,3

6667

 
 

    0,1

128,9

12890

 
 

    0,2

124,0

24800

 
 

    0,5

117,3

58670

 
 

    1

111,9

111900

 

* Basados en el ohm absoluto, la temperatura estándar 1968, y el volumen estándar dm3.

**Los valores son exactos a ± 0,1% o 0,1 m mho/cm, según el que sea más grande.

7. CÁLCULOS

  1. La solución estándar de KCl tiene un coeficiente de temperatura similar a la mayoría de aguas; cuando la temperatura de medición es diferente de 25,0ºC se debe aplicar la corrección por temperatura. La conductividad se debe reportar a 25,0ºC.

  2. Cuando se mide la resistencia de la muestra, la conductividad a 25ºC es:

    donde:

      K = conductividad, m mho/cm,

      C = constante de la celda, cm-1,

      Rm = resistencia medida de la muestra, ohm, y

      t = temperatura de medición

  1. Cuando se mide la conductividad de la muestra sin compensación interna de temperatura, la conductividad a 25ºC es:

    donde:

      km = conductividad medida, m mho a tºC, y las demás unidades definidas como antes

  1. Para instrumentos con compensación automática de temperatura y lectura directa en m mho/cm o unidades similares, la lectura se corrige automáticamente para 25ºC. Reportar la conductividad medida en las unidades designadas.

  2. Para instrumentos que dan valores en unidades SI,

1 mS/m = 10 m mho/cm, o inversamente, 1 m mho/cm = 0,1 mS/m

8. PRECISIÓN

  1. La precisión de los conductímetros comerciales se encuentra entre 0,1 y 1,0 %. Se espera una reproducibilidad de 1 a 2 % después de calibrar el instrumento de acuerdo con los datos de la Tabla 1.

  2. Se ensayaron tres muestras sintéticas con los siguientes resultados:
 

Conductividad

m mho/cm

No. de Resultados

Desviac. estándar relativa, %

Error

relativo, %

 
 

147,0

117

8,6

9,4

 
 

303,0

120

7,8

1,9

 
 

228,0

120

8,4

3,0

 
 

9. QUÍMICO RESPONSABLE

Elaboración del Protocolo: Laboratorio de Química Ambiental Ideam

Montaje de la Técnica: Laboratorio de Química Ambiental

10. FECHAS

Elaboración del Protocolo: julio de 1997

Montaje de la Técnica:

Calibración:

Revisión: julio de 1997

11. REFERENCIAS

    Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. American Public Health Association, American Water Works Association, Water Pollution Control Federation. 19 ed., New York, 1995

    Methods for Chemical Analysis of Water and Wastes. United States Environmental Protection Agency. Cincinnati, 1983.

12. BIBLIOGRAFÍA

    RODIER, J. Análisis de Aguas: aguas naturales, aguas residuales, agua de mar. Omega, Barcelona, 1981.

    SAWYER, C.; McCARTY, P. Chemistry for Environmental Engineering. McGraw Hill, New York, 1996

    GARAY, J., PANIZZO, L., LESMES, L., RAMIREZ, G., SANCHEZ, J. Manual de Técnicas Analíticas de Parámetros Físico-químicos y Contaminantes Marinos. Tercera edición. Centro de Investigaciones Oceanográficas e Hidrogáficas. Cartagena, 1993