Στον ιδανικό μας κόσμο, το «απόλυτα καθαρό» νερό θα πρέπει, όπως το κενό, να προσφέρει άπειρη αντίσταση στο ηλεκτρικό ρεύμα και η ειδική αντίστασή του θα πρέπει να πλησιάζει το άπειρο. Ωστόσο, όταν το μετράμε με τα πιο εξελιγμένα όργανα, διαπιστώνουμε ότι ακόμη και με τη σημερινή-τεχνολογία αιχμής, η ειδική αντίσταση του υπερκαθαρού νερού παραμένει σε εξαιρετικά υψηλή, αλλά πεπερασμένη τιμή. Οι εγγενείς ιδιότητες του νερού και τα όρια της τεχνολογίας μας υπαγορεύουν ότι υπάρχει μια θεωρητική μέγιστη ειδική αντίσταση για το υπερκαθαρό νερό.
Συχνά αναφερόμαστε στα μόρια του νερού ως H2O, υποθέτοντας ότι είναι απολύτως ουδέτερα. Ωστόσο, στην πραγματικότητα, τα μόρια του νερού δεν είναι ποτέ τόσο «αγνά» ώστε να αφήνουν μόνο H2O.
Επειδή ο ομοιοπολικός δεσμός μεταξύ των ατόμων υδρογόνου και οξυγόνου δεν είναι απολύτως σταθερός, τα μόρια του νερού υφίστανται μια αντίδραση που ονομάζεται «αυτοϊονισμός». Με απλά λόγια, ένα μόριο νερού «κλέβει» ένα άτομο υδρογόνου από ένα άλλο:
2H2O ⇌ H3O+ + OH-
Αυτή η αντίδραση είναι μια δυναμική ισορροπία. Αυτό σημαίνει ότι ακόμη και στο πιο καθαρό νερό, υπάρχουν πάντα ίχνη ιόντων υδρονίου (H3O+, συντομογραφία H+) και ιόντων υδροξειδίου (OH-). Αυτά τα ιόντα λειτουργούν ως φορείς φορτίου και η παρουσία τους κάνει το νερό αγώγιμο.
Ο τύπος για τον υπολογισμό της ειδικής αντίστασης (ρ) είναι ρ=1/σ, όπου σ είναι η αγωγιμότητα. Η αγωγιμότητα είναι ανάλογη με τη συγκέντρωση ιόντων. Επομένως, όσο υπάρχουν ιόντα H+ και OH-, η αγωγιμότητα του νερού δεν θα είναι μηδενική και η ειδική αντίσταση δεν θα είναι άπειρη.
Στους 25 βαθμούς, σε καθαρό νερό, [H+]=[OH-]=10-7mol/L. Με βάση αυτή τη συγκέντρωση ιόντων, η θεωρητική ειδική ειδική αντίσταση είναι περίπου 18,2 MΩ·cm. Αυτή η τιμή θεωρείται η θεωρητική οριακή ειδική αντίσταση του υπερκαθαρού νερού υπό ιδανικές συνθήκες.
Σε εφαρμογές του πραγματικού-κόσμου, ακόμη και η χρήση τεχνολογιών αιχμής (όπως η αντίστροφη όσμωση, η ανταλλαγή ιόντων, ο ηλεκτρο-απιονισμός και η υπεριώδης απολύμανση) δεν μπορούν να αφαιρέσουν πλήρως όλα τα ιόντα ακαθαρσίας (όπως Na+, Cl- και Ca+) από το νερό. Ακόμα κι αν όλα τα ιόντα στο νερό μπορούν να αφαιρεθούν εντελώς, τα ακόλουθα "εξωτερικά" παραμένουν δύσκολο να εξαλειφθούν πλήρως:
Διοξείδιο του άνθρακα στον αέρα: Αυτός είναι ένας από τους κύριους ένοχους για τη μείωση της ειδικής αντίστασης του υπερκαθαρού νερού στο εργαστήριο. Το υπερκαθαρό νερό είναι ένας εξαιρετικά ισχυρός διαλύτης. Μόλις εκτεθεί στον αέρα, διαλύει γρήγορα το CO2, σχηματίζοντας ανθρακικό οξύ, το οποίο ιονίζεται σε ιόντα H+ και HCO3-:
CO₂ + H2O ⇌ H2CO3 ⇌ H+ + HCO3-
Αυτή η διαδικασία αυξάνει σημαντικά τη συγκέντρωση ιόντων, με αποτέλεσμα η ειδική αντίσταση να πέσει γρήγορα από 18,2 MΩ·cm στην περιοχή 1-10 MΩ·cm. Ως εκ τούτου, η μέτρηση πραγματικά υψηλής αντίστασης υπερκαθαρού νερού πρέπει να πραγματοποιείται σε σφραγισμένη, αδρανής ατμόσφαιρα.
Σύστημα υπερκαθαρού νερού αντίστροφης όσμωσης για φυσικές εξετάσεις και εξετάσεις αίματος - Εξοπλισμός αντίστροφης όσμωσης - Nanjing Xuanke Environmental Protection Technology Co., Ltd.
Διάλυση από δοχεία και σωλήνες: Τα δοχεία που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση και τη μεταφορά υπερκαθαρού νερού (ακόμη και από πολυαιθυλένιο υψηλής καθαρότητας ή τεφλόν) μπορούν να διαλύσουν αργά ίχνη ιόντων ή οργανικής ύλης, μολύνοντας δείγματα νερού.
Μικροοργανισμοί: Οι μικροοργανισμοί φέρουν ηλεκτρικό φορτίο και ο μεταβολισμός τους μπορεί επίσης να παράγει ιοντικές ουσίες, επηρεάζοντας την ποιότητα του νερού.