¿Por qué el agua pura no es un electrolito?

La paradoja del agua pura: ¿Por qué, siendo esencial para la vida, no conduce la electricidad?

El agua, la base de toda vida conocida, es una sustancia fascinante y llena de matices. Pensamos en ella como conductora, evocando imágenes de electrocuciones peligrosas en la ducha. Sin embargo, el agua pura, en su estado más prístino y libre de impurezas, se comporta de manera sorprendente: es un pésimo conductor de la electricidad, es decir, no es un electrolito.

La explicación radica en la naturaleza misma de la conducción eléctrica. Para que la electricidad fluya, se necesitan portadores de carga móviles. En los metales, estos portadores son electrones libres. En las soluciones, necesitamos iones libres. Los iones son átomos o moléculas que han ganado o perdido electrones, adquiriendo una carga eléctrica, ya sea positiva (cationes) o negativa (aniones).

El agua, a pesar de su fórmula simple (H₂O), es una molécula polar. Esto significa que, debido a la diferencia de electronegatividad entre el oxígeno y el hidrógeno, la molécula tiene una ligera carga negativa en el extremo del oxígeno y ligeras cargas positivas en los extremos de los hidrógenos. Esta polaridad permite que las moléculas de agua se atraigan entre sí, formando puentes de hidrógeno.

Sin embargo, en el agua pura, la autoionización es un fenómeno rarísimo. ¿Qué significa esto? Ocasionalmente, una molécula de agua “roba” un protón (H⁺) a otra, formando un ion hidronio (H₃O⁺) y un ion hidróxido (OH⁻). Esta reacción se representa así:

2 H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH⁻

La constante de equilibrio para esta reacción (Kw) es extraordinariamente baja (alrededor de 1 x 10⁻¹⁴ a 25°C). Esto significa que, en cualquier momento dado, la concentración de iones hidronio e hidróxido en el agua pura es extremadamente pequeña (alrededor de 1 x 10⁻⁷ moles por litro).

Es precisamente esta baja concentración de iones libres lo que impide que el agua pura sea un buen conductor de la electricidad. Si bien la autoionización produce estos iones, su número es ínfimo, insuficiente para transportar una cantidad significativa de carga eléctrica.

En resumen, la baja conductividad del agua pura se debe a la insignificante disociación de sus moléculas en iones hidronio e hidróxido. Esta falta de iones libres la inhabilita como un electrolito efectivo en procesos que requieren transporte de carga, como en baterías o procesos de electrólisis a gran escala.

La aparente contradicción entre el agua como conductor en situaciones cotidianas y su comportamiento como aislante en su forma pura resalta la importancia de las impurezas y las sustancias disueltas. Son estas impurezas, como sales y minerales, las que se disocian en iones y transforman el agua en un conductor eléctrico eficiente. Es por eso que el agua del grifo o el agua salada, con sus abundantes iones, sí conducen la electricidad.

En conclusión, el agua pura es un ejemplo perfecto de cómo la química y la física se entrelazan para crear un comportamiento aparentemente paradójico. Su carencia de iones libres, producto de una autoionización mínima, la convierte en un no-electrolito, a pesar de su papel crucial en los procesos biológicos y químicos que sustentan la vida.