FÍSICA · ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
Compara materiales y muestras de agua, convierte unidades y aprende a interpretar una medición sin confundir conductividad con conductancia.
La conductividad eléctrica, σ, describe la facilidad con que un material transporta corriente bajo condiciones especificadas. Se mide en siemens por metro (S/m). Temperatura, composición y estructura importan: no basta el nombre de una sustancia para fijar un valor.
Las tres primeras lecturas son supuestos para practicar conversiones; no son intervalos universales de calidad del agua.
EJEMPLO 01
Supón que una muestra etiquetada como agua destilada da 0,5 μS/cm a 25 °C.
0,5 × 10⁻⁴ = 5 × 10⁻⁵ S/m.
Es una lectura de esa muestra: el nombre del tratamiento no fija un valor universal.
Resultado: 0,5 μS/cm = 0,00005 S/m
Condiciones: Ejemplo didáctico; CO₂ del aire, contaminación y almacenamiento pueden modificar la lectura.
EJEMPLO 02
Compara dos lecturas hipotéticas de 500 y 800 μS/cm, ambas referidas a 25 °C.
La segunda indica mayor conductividad, no necesariamente peor calidad sanitaria.
Resultado: 500–800 μS/cm = 0,050–0,080 S/m
Condiciones: El intervalo sirve para practicar unidades; no define todas las aguas domésticas ni certifica potabilidad.
EJEMPLO 03
Si una muestra marina registra 56 mS/cm, expresa el mismo resultado en otras unidades.
56 × 1000 = 56 000 μS/cm.
56 × 0,1 = 5,6 S/m.
Resultado: 56 mS/cm = 56 000 μS/cm = 5,6 S/m
Condiciones: Valor ilustrativo: salinidad, temperatura y presión influyen. Deben acompañar a una medición real.
EJEMPLO 04
La conductividad teórica del agua pura a 25 °C es aproximadamente 0,055 μS/cm.
0,055 μS/cm = 5,5 × 10⁻⁶ S/m.
ρ = 1/σ ≈ 1,82 × 10⁵ Ω·m = 18,2 MΩ·cm.
Resultado: σ ≈ 0,055 μS/cm
Condiciones: Desionizada no equivale necesariamente a ultrapura; el contacto con el aire y las impurezas alteran el valor.
EJEMPLO 05
Dos aguas pueden tener la misma conductividad y distinta composición o calidad microbiológica.
La medición responde al conjunto de iones, no identifica por sí sola contaminantes ni microorganismos.
Resultado: La conductividad es un indicador parcial
Condiciones: No existe una cifra de este artículo que autorice a beber una muestra; la evaluación requiere los parámetros y normas aplicables.
Los valores de referencia se acompañan de temperatura y fuente de partida. Una muestra real puede diferir.
EJEMPLO 06
La tabla de referencia para cobre usa ρ = 1,68 × 10⁻⁸ Ω·m.
σ = 1/ρ ≈ 5,95 × 10⁷ S/m.
Resultado: σ ≈ 5,95 × 10⁷ S/m
Condiciones: Dato orientativo a 20 °C; pureza y tratamiento importan.
EJEMPLO 07
Para una película uniforme, R□ = 1/(σt), donde t es el espesor adoptado.
Una resistencia de hoja describe la respuesta de una lámina; convertirla a S/m exige declarar t.
Resultado: Hay que indicar resistencia de hoja y espesor
Condiciones: No se atribuye un único valor universal al grafeno: sustrato, defectos, portadores y método de medida afectan el resultado.
EJEMPLO 08
Con ρ = 1,59 × 10⁻⁸ Ω·m, calcula su conductividad.
σ = 1/ρ ≈ 6,29 × 10⁷ S/m.
En esta tabla supera al cobre y al oro.
Resultado: σ ≈ 6,29 × 10⁷ S/m
Condiciones: Comparación bajo condiciones equivalentes; no es una recomendación de material para cualquier uso.
EJEMPLO 09
Para ρ = 2,44 × 10⁻⁸ Ω·m, toma el recíproco.
σ ≈ 4,10 × 10⁷ S/m.
Resultado: σ ≈ 4,10 × 10⁷ S/m
Condiciones: Valor de referencia; una aleación de oro puede tener otra conductividad.
EJEMPLO 10
La referencia para hierro da ρ = 9,71 × 10⁻⁸ Ω·m.
σ = 1/ρ ≈ 1,03 × 10⁷ S/m.
Resultado: σ ≈ 1,03 × 10⁷ S/m
Condiciones: No se aplica automáticamente a cualquier acero.
EJEMPLO 11
Una ficha de níquel indica ρ = 6,9 μΩ·cm a 20 °C.
1 μΩ·cm = 10⁻⁸ Ω·m.
ρ = 6,9 × 10⁻⁸ Ω·m; σ = 1/ρ ≈ 1,45 × 10⁷ S/m.
Resultado: σ ≈ 1,45 × 10⁷ S/m
Condiciones: Dato de la ficha citada; no se extrapola a aleaciones de níquel.
EJEMPLO 12
Para aluminio, la referencia usa ρ = 2,65 × 10⁻⁸ Ω·m.
σ = 1/ρ ≈ 3,77 × 10⁷ S/m.
Resultado: σ ≈ 3,77 × 10⁷ S/m
Condiciones: El aluminio conduce sin ser un metal de transición.
EJEMPLO 13
A partir de ρ = 5,60 × 10⁻⁸ Ω·m se obtiene la conductividad.
σ ≈ 1,79 × 10⁷ S/m.
Resultado: σ ≈ 1,79 × 10⁷ S/m
Condiciones: No es el valor de un filamento incandescente: su temperatura es muy distinta.
EJEMPLO 14
La ficha de lámina de paladio citada indica ρ = 10,8 μΩ·cm a 20 °C.
ρ = 1,08 × 10⁻⁷ Ω·m.
σ = 1/ρ ≈ 9,26 × 10⁶ S/m.
Resultado: σ ≈ 9,26 × 10⁶ S/m
Condiciones: Otras tablas pueden redondear o usar otra muestra; se declara aquí la resistividad de partida.
EJEMPLO 15
Con ρ = 421 nΩ·m a 20 °C, calcula σ.
ρ = 421 × 10⁻⁹ Ω·m.
σ ≈ 2,38 × 10⁶ S/m.
Resultado: σ ≈ 2,38 × 10⁶ S/m
Condiciones: El zirconio metálico no es lo mismo que su óxido, la zirconia.
EJEMPLO 16
El grafito permite conducción electrónica; el diamante puro es un aislante en condiciones ordinarias.
En el grafito también importa la dirección de la medición.
Resultado: Grafito y diamante no son equivalentes
Condiciones: Una cifra bajo el nombre genérico carbono no caracteriza todas sus formas.
EJEMPLO 17
La tabla citada indica ρ = 2300 Ω·m para silicio puro a 20 °C.
σ = 1/2300 ≈ 4,35 × 10⁻⁴ S/m.
Resultado: σ ≈ 4,35 × 10⁻⁴ S/m
Condiciones: Es un valor de referencia bajo esas condiciones; el dopaje y la temperatura pueden cambiarlo en muchos órdenes de magnitud.
EJEMPLO 18
Para germanio puro a 20 °C, la misma tabla indica ρ = 0,600 Ω·m.
σ = 1/0,600 ≈ 1,67 S/m.
Resultado: σ ≈ 1,67 S/m
Condiciones: Pureza, temperatura y dopaje deben especificarse; no se asigna este valor a todo dispositivo de germanio.
EJEMPLO 19
La tabla citada usa ρ = 7,5 × 10¹⁷ Ω·m para cuarzo fundido a 20 °C.
σ = 1/ρ ≈ 1,33 × 10⁻¹⁸ S/m.
Resultado: σ ≈ 1,33 × 10⁻¹⁸ S/m
Condiciones: Se trata de cuarzo fundido y de un valor tabulado; no de cualquier cristal, vidrio o condición de ensayo.
EJEMPLO 20
La parafina es un dieléctrico; su conducción depende de composición, temperatura e impurezas.
Para informar una cifra hacen falta condiciones y método de medida.
Resultado: Conductividad muy baja y dependiente de la muestra
Condiciones: No se presenta 3,37 × 10⁻¹⁷ S/m como constante universal sin identificar una muestra y un ensayo.
Los datos de estos problemas son didácticos. Cada modelo declara sus condiciones.
EJEMPLO 21
Toma σ₂₀ = 5,95 × 10⁷ S/m y α = 0,0039 °C⁻¹ para cobre. Estima σ a 40 °C.
ρ₄₀/ρ₂₀ = 1 + αΔT = 1 + 0,0039 × 20 = 1,078.
σ₄₀ = σ₂₀/1,078 ≈ 5,52 × 10⁷ S/m.
Resultado: La conductividad disminuye en este modelo
Condiciones: Aproximación lineal de resistividad en un intervalo moderado; α no es universal.
EJEMPLO 22
Una solución da 1100 μS/cm a 30 °C. Usa un coeficiente didáctico β = 0,020 °C⁻¹.
σ₂₅ = σ₃₀/[1 + β(30 − 25)].
σ₂₅ = 1100/1,10 = 1000 μS/cm.
Resultado: σ₂₅ = 1000 μS/cm
Condiciones: Corrección lineal local: β debe corresponder a la solución. En muchas soluciones la conductividad aumenta al calentarse.
EJEMPLO 23
Al disolver pequeñas cantidades de NaCl en agua inicialmente muy pura se añaden iones móviles.
En el régimen diluido suele aumentar la conductividad.
No es una proporcionalidad universal a todos los sólidos disueltos ni a cualquier concentración.
Resultado: Importan los iones y su movilidad
Condiciones: A concentraciones elevadas cambian movilidad e interacciones; se requiere la curva de la solución.
EJEMPLO 24
Una celda tiene K = 0,10 cm⁻¹ y mide G = 2,0 mS.
σ = KG = 0,10 × 2,0 = 0,20 mS/cm.
0,20 mS/cm = 200 μS/cm = 0,020 S/m.
Resultado: σ = 200 μS/cm = 0,020 S/m
Condiciones: Constante de celda calibrada; G es conductancia en S y σ es conductividad en S/m.
EJEMPLO 25
Dos muestras homogéneas tienen σ = 2 S/m y área A = 1 cm². Sus longitudes son 1 y 2 cm.
G = σA/L. Para 1 cm: G = 2 × 10⁻⁴/0,01 = 0,020 S.
Para 2 cm: G = 2 × 10⁻⁴/0,02 = 0,010 S.
Resultado: G pasa de 20 a 10 mS; σ no cambia
Condiciones: Misma temperatura, material isótropo y contactos ideales; 1 cm² = 10⁻⁴ m².
EJEMPLO 26
Un medio óhmico isótropo tiene σ = 0,50 S/m y campo E = 4 V/m.
J = σE = 0,50 × 4 = 2 A/m².
Resultado: J = 2 A/m²
Condiciones: J es corriente por área; no son 2 A totales. Con A = 0,01 m² y J uniforme, I = JA = 0,020 A.
En los metales se mueven electrones de conducción; en soluciones electrolíticas, los iones positivos y negativos contribuyen a la corriente. La conducción iónica también puede aparecer en sales fundidas y ciertos sólidos, no solo en agua. La conducción electrónica tampoco se limita a metales de transición.
Tener una conductividad pequeña pero finita no convierte un material en buen conductor. Conductores, semiconductores y aislantes describen comportamientos y escalas diferentes. En un semiconductor intervienen electrones y huecos; el dopaje modifica la cantidad de portadores.
Para medios óhmicos e isótropos se usa J = σE. La conductividad es un escalar en ese modelo; un cristal anisótropo puede responder de forma diferente según la dirección. No se debe trasladar una cifra tabulada a cualquier frecuencia, temperatura o estructura.
| Unidad de partida | Equivalencia |
|---|---|
| 1 μS/cm | 10⁻⁴ S/m |
| 1 mS/cm | 0,1 S/m = 1000 μS/cm |
| 1 S/m | 10 mS/cm = 10 000 μS/cm |
La μ significa micro, 10⁻⁶; la m significa mili, 10⁻³. S, en mayúscula, es siemens. Como 1 cm = 0,01 m, dividir por centímetros introduce un factor 100 al pasar a metros: 1 μS/cm = 10⁻⁶ S / 10⁻² m = 10⁻⁴ S/m.
Para pasar de resistividad en Ω·cm a Ω·m se multiplica por 0,01. No se usa el mismo factor que para S/cm: una es una magnitud multiplicada por longitud y la otra dividida por ella.
CONTRASTE 01
La sacarosa se disuelve principalmente como moléculas; el NaCl aporta iones en agua.
No se deduce la misma conductividad de la misma masa de soluto.
Resultado: Disolver no garantiza ionizar
Condiciones: La muestra puede contener otros iones. No se presupone conductividad exactamente cero.
CONTRASTE 02
Una buena transmisión de calor no determina por sí sola cómo se transporta la carga.
La conductividad eléctrica se expresa en S/m; la térmica, en W/(m·K).
Resultado: Son magnitudes distintas
Condiciones: Una comparación necesita indicar qué magnitud se está midiendo.
Una celda de contacto emplea electrodos para obtener una respuesta eléctrica, normalmente con excitación alterna para limitar efectos de polarización. El instrumento usa una constante de celda y una calibración para calcular la conductividad. También existen sensores inductivos: no todos tienen membrana ni miden directamente la concentración de una sal.
Una pantalla que muestra «25 °C» puede estar dando un valor compensado, no una muestra físicamente a esa temperatura. Conviene distinguir lectura medida y lectura referida a 25 °C. El coeficiente térmico depende de la solución; no se aplica automáticamente el 2 %/°C a toda muestra.
La conductividad no identifica por sí sola cada ion ni todos los sólidos disueltos. Una estimación de concentración o de sólidos totales exige una relación validada para la composición y el intervalo estudiados.
Selección y desarrollo: Editorial Ejemplode. Revisión: 7 de octubre de 2026.