Waarom is de soortelijke weerstand van ultrazuiver water niet oneindig?

In onze ideale wereld zou "absoluut zuiver" water, net als een vacuüm, een oneindige weerstand tegen elektrische stroom moeten bieden, en zou de soortelijke weerstand oneindig moeten benaderen. Wanneer we dit echter meten met de meest geavanceerde instrumenten, blijkt dat zelfs met de modernste technologie de soortelijke weerstand van ultrazuiver water oneindig hoog is.Zuiver water blijft op een extreem hoge, maar eindige waarde. De inherente eigenschappen van water en de beperkingen van onze technologie dicteren dat er een theoretische maximale soortelijke weerstand is voor ultrapuur water.

We spreken vaak over watermoleculen als H₂O, ervan uitgaande dat ze volkomen neutraal zijn. In werkelijkheid zijn watermoleculen echter nooit zo "zuiver" dat er alleen H₂O overblijft.

Omdat de covalente binding tussen waterstof- en zuurstofatomen niet absoluut stabiel is, ondergaan watermoleculen een reactie die "auto-ionisatie" wordt genoemd. Simpel gezegd: het ene watermolecuul "steelt" een waterstofatoom van het andere.

2H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH⁻

Deze reactie is een dynamisch evenwicht. Dit betekent dat zelfs in het zuiverste water altijd sporen van hydroniumionen (H₃O⁺, afgekort als H⁺) en hydroxide-ionen (OH⁻) aanwezig zijn. Deze ionen fungeren als ladingsdragers en hun aanwezigheid maakt water geleidend.

De formule voor het berekenen van de soortelijke weerstand (ρ) is ρ = 1/σ, waarbij σ de geleidbaarheid is. De geleidbaarheid is evenredig met de ionenconcentratie. Zolang er dus H⁺- en OH⁻-ionen aanwezig zijn, zal de geleidbaarheid van water niet nul zijn en de soortelijke weerstand niet oneindig.

Bij 25 °C is in zuiver water [H⁺] = [OH⁻] = 10⁻⁷mol/L. Op basis van deze ionenconcentratie is de theoretische soortelijke weerstand ongeveer 18,2 MΩ·cm. Deze waarde wordt beschouwd als de theoretische grenswaarde voor de soortelijke weerstand van ultrapuur water onder ideale omstandigheden.

In praktijktoepassingen, zelfs met behulp van geavanceerde technologieën (zoals Omgekeerde osmoseDesinfectiemethoden zoals ionenuitwisseling, elektro-deionisatie en ultraviolette desinfectie kunnen niet alle onzuivere ionen (zoals Na⁺, Cl⁻ en Ca⁺) volledig uit water verwijderen. Zelfs als alle ionen in het water volledig verwijderd kunnen worden, blijven de volgende "buitenstaanders" moeilijk volledig te elimineren:

Koolstofdioxide in de lucht: Dit is een van de belangrijkste oorzaken van de afname van de soortelijke weerstand van ultrapuur water in het laboratorium. Ultrapuur water is een extreem sterk oplosmiddel. Eenmaal blootgesteld aan lucht, lost het snel CO₂ op en vormt koolzuur, dat ioniseert in H⁺- en HCO₃⁻-ionen.

CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻

Dit proces verhoogt de ionenconcentratie aanzienlijk, waardoor de soortelijke weerstand snel daalt van 18,2 MΩ·cm naar een waarde tussen 1 en 10 MΩ·cm. Daarom moet het meten van echt zeer zuiver water met een hoge soortelijke weerstand plaatsvinden in een afgesloten, inerte atmosfeer.

Omgekeerde osmose ultrazuiverwatersysteem voor lichamelijk onderzoek en bloedonderzoek - Omgekeerde osmoseapparatuur - Nanjing Xuanke Environmental Protection Technology Co., Ltd.

Oplossing vanuit containers en leidingen: Containers die worden gebruikt voor de opslag en het transport van ultrapuur water (zelfs die gemaakt zijn van hoogwaardig polyethyleen of Teflon) kunnen langzaam sporen van ionen of organisch materiaal oplossen, waardoor watermonsters worden verontreinigd.

Micro-organismen: Micro-organismen dragen een elektrische lading en hun stofwisseling kan ook ionische stoffen produceren, die de waterkwaliteit beïnvloeden.