Detección de agua mediante mediciones de conductividad eléctrica

http://noticiasdelaciencia.com/not/1857/deteccion_de_agua_mediante_mediciones_de_conductividad_electrica

Causas de las variaciones de la conductividad eléctrica del agua

Este trabajo tiene como objetivo describir los diferentes procesos hidrológicos que afectan al acuífero detrítico de Motril-Salobreña a través del análisis de la conductividad del agua subterránea eléctrica. Mediciones mensuales de electricla conductividad electrica se tomaron durante cuatro años hidrológicos, entre 2001 y 2008 en 20  pozos ubicados en el área. La información fue analizada en dos formas: la variación temporal y espacial. Los resultados muestran que los valores de conductividad eléctrica son más bajos, cerca del río debido a su efecto de recarga y aumentan hacia el oeste
y en especial a la zona oriental. Los valores oscilan durante el año con reducciones durante los períodos
con la precipitación y el caudal de los ríos de alta. Además, las variaciones de conductividad eléctrica mostró diferencias dependiendo de la zona del acuífero. Este hecho demuestra la necesidad de evaluar las precipitaciones.


http://www.sociedadgeologica.es/archivos/geogacetas/geo49/art27.pdf

Ensayo de conductividad eléctrica

El presente trabajo se centrará en explicar determinados conceptos sobre la electroquímica,pero será un desarrollo de estos conceptos y su relación con numerosos temas que hemos visto en el transcurso de nuestra carrera.Se empieza por definir un concepto importante que es la electroquímica, para su definiciónse realizo una investigación de varios documentos en la web, aquí se definirá como unainterrelación entre los procesos químicos y eléctricos, también se estudian las propiedadeseléctricas de las soluciones de los electrolitos, estableciendo una relaciónentre la acciónquímica y eléctrica de tales sistemas.http://es.scribd.com/doc/86226568/Ensayo-de-la-conductividad-electrica-COMPLETO

Articulo: "Bulk composition and microstructure dependence of effective thermal conductivity of porous inorganic polymer cements"

http://es.scribd.com/doc/95066175/articulo4

Conductimetría ácido-base

En este enlace tenemos una explicación teórica sobre una valoración ácido-base. En donde mediante medidas conductimétricas obtenemos facilmente el punto de neutralización.

http://www.uv.es/qflab/2011_12/descargas/cuadernillos/tecnicasAnaliticas_cuader/castellano/T_A7.pdf

Disposición del puente de Wheatstone

La figura muestra la disposición eléctrica del circuito.

En la figura vemos que, R_x es la resistencia cuyo valor queremos determinar, R₁, R₂ y R₃ son resistencias de valores conocidos, además la resistencia R₂ es ajustable. Si la relación de las dos resistencias del brazo conocido (R₁/R₂) es igual a la relación de las dos del brazo desconocido (R_x/R₃), el voltaje entre los dos puntos medios será nulo y por tanto no circulará corriente alguna entre esos dos puntos C y B.

Para efectuar la medida lo que se hace es variar la resistencia R₂ hasta alcanzar el punto de equilibrio. La detección de corriente nula se puede hacer con gran precisión mediante el voltímetro V.

La dirección de la corriente, en caso de desequilibrio, indica si R₂ es demasiado alta o demasiado baja. El valor de la F.M.E. (E) del generador es indiferente y no afecta a la medida.

Cuando el puente esta construido de forma que R₃ es igual a R₂, R_x es igual a R₁ en condición de equilibrio.(corriente nula por el galvanómetro).

Asimismo, en condición de equilibrio siempre se cumple que:

Si los valores de R₁, R₂ y R₃ se conocen con mucha precisión, el valor de R_x puede ser determinado igualmente con precisión. Pequeños cambios en el valor de R_x romperán el equilibrio y serán claramente detectados por la indicación del galvanómetro.

De forma alternativa, si los valores de R₁, R₂ y R₃ son conocidos y R₂ no es ajustable, la corriente que fluye a través del galvanómetro puede ser utilizada para calcular el valor de R_x siendo este procedimiento más rápido que el ajustar a cero la corriente a través del medidor.

Vídeo: Conductometric titration

En este vídeo se muestra la realización de una conductimetría volumétrica.

Artículo sobre la conductimetría

En el siguiente articulo  de la Universidad de La Plata nos explican de lo que es la conductimetria ( explicando la conductancia molar y equivalente,la variación de la conductividad con la concentración, variación de la conductancia con la concentración, ley de Kohlrausch, ley de las migraciones independientes de los iones, fuentes de poder y puentes de resistencia, celdas, determinación de la constante de la celda, influencia de la temperatura, aplicaciones de las medidas conductimetricas).
Expone un control de la pureza del agua y la determinación de la solubilidad y el Kps de sales insolubles, la determinación de la constante de disociación de ácidos débiles, titulaciones conductimetricas.
Explica el procedimiento experimental, en le cual se hace una valoración de una base fuerte con un acido fuerte y una valoración de una solución de haluro con Ag2SO4.

http://catedras.quimica.unlp.edu.ar/qa2/guias/2010-TP-08-Titulaciones_Conductimetricas.pdf

Video que muestra cómo medir la resistencia y comprobar el puente de Wheatstone

http://www.youtube.com/watch?v=uFDu-61Vud4&feature=related


Para medir la conductancia de una solución se utiliza un puente de Wheatstone.

El puente de Wheatstone se emplea para medir resistencias desconocidas mediante el equilibrio de los brazos del puente. Estos están constituidos por cuatro resistencias que forman un circuito cerrado, siendo una de ellas la resistencia bajo medida.

Vídeo sobre la variación de la conductividad eléctrica

De los muchos reactivos con los que podemos trabajar en el laboratorio (muchos de ellos con dte acuoso),en este video se nos premite observar la variación de  la conductividad de dichos reactivos ( haciendo uso de un conductimetro) .

http://www.youtube.com/watch?v=yvrTvyOGowE&feature=related

Artículo: Correlation Analysis of Atomic and Single-Molecule Junction Conductance

 La técnica de ruptura de unión es ampliamente utilizado para medir las propiedades electrónicas de los cruces de metal a escala nanométrica, incluyendo puntos de contactos y cruces de una sola molécula. En estas mediciones, la conductancia se mide como una función de datos de desplazamiento de electrodo rendimiento que se analiza mediante la construcción de histogramas de conductancia para determinar los valores de conductancia más frecuentemente observadas en las uniones nanoescala. Sin embargo gran parte de la física rica en estas mediciones se pierde en esta técnica de análisis simple. Los histogramas conductancia no puede ser utilizado para estudiar la relación estadística de configuraciones distintas de unión, para distinguir estructuralmente diferentes configuraciones que tienen valores similares de conductancia.

http://es.scribd.com/doc/95059653/Articulo777

Montaje de una valoración conductimétrica

La conductividad de una disolución depende de varios factores, entre ellos de la presencia de iones y de la naturaleza de los mismos.

En una disolución básica   de hidróxido de potasio existen aniones OH^- y cationes K⁺ y presentará una cierta conductividad. Si se agrega sobre ella un ácido, parte de los iones hidróxido desaparecen al unirse con los H⁺ del ácido para formar agua y en consecuencia la conductividad disminuirá y se hará mínima cuando el número de iones presentes sea también mínimo, lo cual ocurre en el punto de equivalencia.

 Si a partir de ahí, echamos más ácido resulta que ahora aumenta la concentración de iones H⁺ y de nuevo aumenta la conductividad.

Articulo: Thermal conductivity of MWCNT/epoxy composites: The effects of length, alignment and functionalization

Los nanotubos de carbono (CNT) muestran una gran promesa para mejorar la conductividad eléctrica y térmica compuesta por su rendimiento excepcional de alta conductividad intrínseca. En esta investigación, largas paredes múltiples nanotubos de carbono (a largo MWCNTs) y su hoja delgada de nanotubos enredados fueron utilizados para hacer los compuestos para lograr una mayor conductividad eléctrica y térmica.

http://es.scribd.com/doc/95058873/articulo8937

Artículo: "Influence of molecular characteristics of nonionic cellulose ethers on their interaction with ionic surfactant investigated by conductometry"

http://es.scribd.com/doc/95058111/articulo3


Investigaciones de la interacción no iónica de los derivados de la celulosa, HPMC y MC, con un surfactante iónico, SDS, muestran que el método de conductimetría es una técnica útil y relativamente simple para la determinación de las concentraciones características de SDS a las cuales la interacción empieza y acaba, si las concentraciones del polímero no están por encima de las concentraciones superpuestas críticas.

Articulo: Comparing ion conductance recordings of synthetic lipid bilayers with cell membranes containing TRP channels

En este artículo comparamos los cambios de conductividad eléctrica de los fluídos de un solo canal de tres proteínas de canal TRP (TRPA1, TRPM2 y TRPM8) expresado en células renales embrionarias humanas con los acontecimientos registrados en los canales de las membranas lipídicas sintéticas cerca de las transiciones de fusión. Los canales iónicos de la familia de PRT están implicados en una variedad de procesos sensoriales incluyendo recepción térmica y mecánica.

http://es.scribd.com/doc/95057934/Articulo-22

Artículo: Theoretical study of the charge transport through C-60-based single-molecule junctions

En este artículo se presenta un estudio teórico de la conductancia y la termopotencia de las uniones de moléculas individuales basadas en la C-60 y las moléculas C-60-terminales. En primer lugar, se analizan las propiedades de transporte del oro-C-60 y de uniones de oro y demostrar que estas uniones pueden ser de alta conductividad (con conductancias por encima de 0,1 G (0), donde G (0) = 2e (2) / h es la cuantía de conductancia).

http://es.scribd.com/doc/95053542/Articulo

Artículo:"Determination of Cystein and Methionine by Oscillating Chemical Reaction using Conductometry Technique"

El artículo citado presenta la determinación de la cisteína y la metionina por perturbación de la conductancia de oscilación en es sistema de H2O2–KSCN–CuSO4–TMAOH usando el método de conductimetría.

http://es.scribd.com/doc/95052479/Articulo-2

Esquema de montaje

Valoración de una disolución básica mediante otra ácida de concentración conocida, empleando como método la variación de la conductividad eléctrica.

Esquema del montaje:
1.- Amperímetro de alterna
2.- Voltímetro de alterna
3.- Fuente de alimentación de alterna
4.- Bureta conteniendo el ácido de normalidad     conocida
5.- Casquillo de bombilla.
6.- Líquido básico para valora
7.- Imán para agitar.
8.- Agitador magnético

El primero que midió satisfactoriamente las conductividades de disoluciones de electrolitos fue Kohlrausch, entre los años 1860-1870, usando para ello corriente alterna. Puesto que un galvanómetro convencional no respondía a la corriente alterna, usaba como receptor un teléfono, que le permitía oír cuando se equilibraba el puente de Wheatstone. Los instrumentos que se usan hoy día para medir la conductividad de las disoluciones lo que hacen, normalmente, es medir la resistencia de la disolución, R, al paso de la corriente, por comparación con una resistencia estándar. Para realizar las medidas de conductividad se necesita: Un conductimetro Una célula de conductividades Un recipiente que contenga la disolución a medir Un aparato de control de la temperatura

Influencia de la temperatura

La conductividad de una disolución de una concentración dada cambia con la temperatura. La relación entre el cambio en la conductividad en función de la temperatura se describe en término del coeficiente de temperatura. El coeficiente de temperatura varía con la naturaleza y concentración del electrolito.

Usualmente, los conductímetros tienen la capacidad de compensar las medidas por los cambios de temperatura. Esta compensación puede realizarse manualmente o estar fija (p.ej. 2.0 %), dependiendo del equipo. Por definición, un valor de conductividad compensado por cambio de temperatura es la conductividad que tendría la disolución a la temperatura de referencia (que puede ser distinta de la temperatura de trabajo). Esta temperatura de referencia puede ser 20 ºC ó 25ºC, y cuanto más cercana sea la temperatura de medida a la temperatura de referencia, menor será el error cometido.

Artículo: "Automated Conductometry Measurements of Simple Electrolytes and Micellar Solutions Using a Voltage Divider Technique"

http://es.scribd.com/doc/94687833

Desarrollo de una nueva técnica de conductimetría para el estudio de electrolitos simples y soluciones micelares. Llevada a cabo a partir de medidas experimentales y un modelo teórico.

Celdas conductimétricas

Las celdas pueden tener diferentes configuraciones dependiendo de los requerimientos y/o posibilidades que ofrece la medida. Generalmente consisten en dos láminas paralelas de platino u otro metal inerte en un contenedor de vídrio. Para medir en soluciones acuosas suelen utilizarse dos hojas de 1cm² simplemente ofrece protección mecánica. 

Cuando las conductividades a medir son bajas suelen utilizarse distancias menores y áreas mayores y, por el contrario, cuando las conductividades son excesivamente altas se utilizan electrodos pequeños.

Uso de un conductímetro eléctrico

Nuevo método para mejora de la conductividad térmica podría enfriar los chips de ordenador, láseres y otros dispositivos

http://euronews.es/noticias-ciencia/nuevo-metodo-para-mejora-de-la-conductividad-termica-podria-enfriar-los-chips-de-ordenador-laseres-y-otros-dispositivos/

¿Cambios en la historia del planeta?

A continuación os adjunto el enlace de una noticia que me ha parecido interesante, espero que también os lo parezca. 

http://www.agenciasinc.es/Noticias/La-conductividad-del-hierro-en-el-nucleo-terrestre-es-mayor-de-lo-que-se-creia

Conductímetro

El conductímetro es un aparato que mide la resistencia que ejerce el volumen de una disolución encerrado entre los dos electrodos, según la siguiente ecuación, para un conductímetro cuyos electrodos sean cuadrados y tengan el mismo área:

donde es la conductividad de la disolución, R es la resistencia que mide el conductímetro, l la distancia entre los electrodos y A el área de éstos.
El aparato mide la resistencia y, dependiendo del electrodo, realiza las operaciones necesarias y muestra la conductividad en la pantalla.

Conductímetro

                                              

Aplicaciones de la conductividad

Las determinaciones de la conductividad reciben el nombre de determinación conductométricas. Estas determinaciones tienen una cantidad de aplicaciones.
En primer lugar, la conductividad de las soluciones desempeña un importante papel en las aplicaciones industriales de la electrólisis, ya que el consumo de energía eléctrica en la electrólisis depende en gran medida de ella.
Las determinaciones de la conductividad se usan ampliamente en los estudios de laboratorios. Así, se las puede usar para determinar el contenido de sal de varias soluciones durante la evaporación del agua (por ejemplo en el agua de calderas o en la producción de leche condensada). Las basicidades de los ácidos pueden ser determinadas por mediciones de la conductividad.
El método conductimétrico puede usarse para determinar las solubilidades de electrólitos escasamente solubles y para hallar concentraciones de electrólitos en soluciones por titulación.
La base de las determinaciones de la solubilidad es que las soluciones saturadas de electrólitos escasamente solubles pueden ser consideradas como infinitamente diluidas. Midiendo la conductividad específica de semejante solución y calculando la conductividad equivalente según ella, se halla la concentración del electrólito, es decir, su solubilidad.
Un método práctico sumamente importante es el de la titulación conductométrica, o sea la determinación de la concentración de un electrólito en solución por la medición de su conductividad durante la titulación. Este método resulta especialmente valioso para las soluciones turbias o fuertemente coloreadas que con frecuencia no pueden ser tituladas con el empleo de indicadores.

Variación de la conductividad con la concentración

La conductancia molar se comporta de distinta manera en función de la concentración del electrolito. Sería colineal a la misma si la conductividad fuese directamente proporcional a la concentración, pero esto no es así debido a que la interacción entre los iones es disociativa a concentraciones bajas y asociativa a concentraciones altas.
El comportamiento general de la variación de la conductividad con la concentración para distintos electrolitos es el mismo. Existe un aumento inicial de la conductividad a medida que aumenta la concentración hasta un valor máximo, lo que se explica por existir un mayor número de iones dispuestos para la conducción. A partir de un determinado valor de concentración, la conductividad comienza a disminuir, debido a que las interacciones asociativas entre los iones dificultan la conducción de la corriente.

Medida de la conductancia

La medida de la resistencia eléctrica de una solución es la base para la medida de la conductancia de la misma. Y una alta conductancia nos indicará una fuerte carga iónica en la muestra analizada. Luego, nuestra medida se basará en el paso de los iones de la solución por un campo eléctrico atravesando una o varias resistencias, cuya respuesta nos servirá de indicador.

Características

Para muchas sustancias K es independiente de la magnitud del campo eléctrico E aplicado (por lo tanto lo es también, de la magnitud de la intensidad de corriente). Tales sustancias se dice que obedecen a la ley de Ohm, las disoluciones de electrolitos obedecen a la ley de Ohm, con la única condición de que E no sea extremadamente alto y se mantenga en condiciones de estado estacionario. En estas condiciones, se puede considerar a la disolución como un conductor electrónico, que sigue la Ley de Ohm. Considerando un cierto volumen de una solución, la resistencia medida R correspondiente vendrá dada por:
R = r × L / A
donde r es la resistividad (en ohm × cm) de la solución, A es el área a través de la cual se produce el flujo eléctrico (en cm²) y L es la distancia entre las dos planos considerados (en cm).
Se define a la conductancia electrolítica (G) como la magnitud recíproca de la resistencia:
G = 1/ R
cuya unidad en el SI es el Siemens (S). Combinando las ecuaciones (1) y (2) se obtiene:
G = 1/r × A/L = c × A/L
donde c es la conductividad de la disolución (en S × cm^-1), definida como la inversa de la resistividad, siempre que el campo eléctrico sea constante.
De acuerdo con la ecuación, la conductividad de una disolución es la conductancia de la misma encerrada en un cubo de 1 cm³ (l=1 cm, A=1 cm²).

Fundamentos

La ley de Ohm: “La unidad de potencial es el voltio, que es la fuerza electromotriz necesaria para que pase un amperio a través de una resistencia de un ohmio”.
I = V / R,
donde R (resistencia), V (potencial) e I (intensidad)
Es decir, cuanto mayor sea la carga eléctrica / iónica de nuestra muestra, más intensidad detectaremos entre los dos puntos de diferente potencial, o electrodos, a una resistencia constante.
La conductividad eléctrica es un fenómeno de transporte en el cual la carga eléctrica (en forma de electrones o iones) se mueve a través de un sistema.
La carga fluye porque experimenta una fuerza electromotriz; lo que indica la presencia de un campo eléctrico E en un conductor que transporta corriente. La conductividad (conductividad específica) K de una sustancia esta definida por:
K = J / E
Donde J es la densidad de corriente y E es el campo eléctrico. El inverso de la conductividad es la resistividad r:
r = 1 / K
La conductividad es una medida de la respuesta de la sustancia a un campo eléctrico aplicado.