Mengapakah kerintangan air ultratulen tidak terhingga?
Dalam dunia ideal kita, air yang "benar-benar tulen", seperti vakum, sepatutnya menawarkan rintangan yang tidak terhingga terhadap arus elektrik, dan kerintangannya sepatutnya menghampiri infiniti. Walau bagaimanapun, apabila kita mengukurnya dengan instrumen yang paling canggih, kita mendapati bahawa walaupun dengan teknologi canggih hari ini, kerintangan ultraAir Tulen kekal pada nilai yang sangat tinggi, namun terbatas. Sifat-sifat semula jadi air dan had teknologi kami menentukan bahawa terdapat kerintangan maksimum secara teori untuk air ultratulen.
Kita sering merujuk kepada molekul air sebagai H₂O, dengan mengandaikan ia benar-benar neutral. Walau bagaimanapun, pada hakikatnya, molekul air tidak pernah begitu "tulen" sehingga hanya meninggalkan H₂O.
Oleh kerana ikatan kovalen antara atom hidrogen dan oksigen tidak stabil sepenuhnya, molekul air menjalani tindak balas yang dipanggil "autoionisasi." Secara ringkasnya, satu molekul air "mencuri" atom hidrogen daripada yang lain:
2H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH⁻
Tindak balas ini merupakan keseimbangan dinamik. Ini bermakna bahawa walaupun dalam air yang paling tulen, sejumlah kecil ion hidronium (H₃O⁺, disingkatkan sebagai H⁺) dan ion hidroksida (OH⁻) sentiasa hadir. Ion-ion ini bertindak sebagai pembawa cas, dan kehadirannya menjadikan air konduktif.
Formula untuk mengira kerintangan (ρ) ialah ρ = 1/σ, dengan σ ialah kekonduksian. Kekonduksian adalah berkadar terus dengan kepekatan ion. Oleh itu, selagi ion H⁺ dan OH⁻ hadir, kekonduksian air tidak akan menjadi sifar, dan kerintangan tidak akan menjadi tak terhingga.
Pada suhu 25°C, dalam air tulen, [H⁺] = [OH⁻] = 10⁻⁷mol/L. Berdasarkan kepekatan ion ini, kerintangan teori adalah lebih kurang 18.2 MΩ·cm. Nilai ini dianggap sebagai kerintangan had teori air ultratulen di bawah keadaan ideal.
Dalam aplikasi dunia sebenar, walaupun menggunakan teknologi canggih (seperti Osmosis Songsang, pertukaran ion, elektro-deionisasi dan pembasmian kuman ultraungu) tidak dapat menyingkirkan sepenuhnya semua ion bendasing (seperti Na⁺, Cl⁻ dan Ca⁺) daripada air. Walaupun semua ion di dalam air dapat disingkirkan sepenuhnya, "bahan luar" berikut masih sukar untuk disingkirkan sepenuhnya:
Karbon dioksida di udara: Ini adalah salah satu punca utama penurunan kerintangan air ultratulen di makmal. Air ultratulen ialah pelarut yang sangat kuat. Setelah terdedah kepada udara, ia melarutkan CO₂ dengan cepat, membentuk asid karbonik, yang mengionkan kepada ion H⁺ dan HCO₃⁻:
CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻
Proses ini meningkatkan kepekatan ion dengan ketara, menyebabkan kerintangan menurun dengan cepat daripada 18.2 MΩ·cm kepada julat 1-10 MΩ·cm. Oleh itu, pengukuran air ultratulen berrintangan tinggi yang sebenar mesti dilakukan di bawah atmosfera lengai yang tertutup rapat.
Sistem Air Ultratulen Osmosis Songsang untuk Pemeriksaan Fizikal dan Ujian Darah - Peralatan Osmosis Songsang - Nanjing Xuanke Environmental Protection Technology Co., Ltd.
Pelarutan daripada bekas dan paip: Bekas yang digunakan untuk menyimpan dan mengangkut air ultratulen (walaupun yang diperbuat daripada polietilena atau Teflon berketulenan tinggi) boleh melarutkan sedikit ion atau bahan organik secara perlahan-lahan, lalu mencemari sampel air.
Mikroorganisma: Mikroorganisma membawa cas elektrik, dan metabolisme mereka juga boleh menghasilkan bahan ionik, yang menjejaskan kualiti air.