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A água conduz corrente elétrica ou é isolante?

Essa é uma dúvida muito comum. A maioria das pessoas pensa que a água é um bom condutor de eletricidade, principalmente pelo fato de que no dia-a-dia testemunhamos ocorrências casuais como levar um choque elétrico com os pés molhados, ou ainda casos trágicos com pessoas sendo eletrocutadas durante enchentes em que há danos à rede elétrica. Desta forma, é fácil pensar-se que a água é um bom condutor de corrente elétrica – mas a realidade não é bem assim.

A água destilada (pura) é um isolante muito eficiente, pois possui uma resistividade muito elevada. Porém, há um mecanismo de condução elétrica, muito fraco, baseado no fluxo de íons no líquido – não fluxo de elétrons, mas de íons. Esse fenômeno se dá pelo mecanismo de Autoionização, que permite a formação de quantidades (ínfimas) de íons de forma espontânea na água.

Autoionização da água

A autoionização é uma reação de ionização que ocorre na água pura ou em uma solução aquosa, na qual uma molécula de água, H₂O, se torna um íon OH^– (ânion hidróxido), por meio da perda de um núcleo de hidrogênio (desprotonação). Esse núcleo então protona (se une) com outra molécula de água, formando um cátion aquoso Hidrônio, H₃O⁺.

A figura a seguir ilustra esse processo:

A concentração desses íons na água, determinada experimentalmente, é de 1:10^-7 – um par de íons para cada 10⁷ moléculas de água. Assim, em um litro de água temos, aproximadamente, 6 x 10¹⁶ pares de íons formados por autoionização. Trata-se de uma razão de 1 para 560 milhões – para cada íon formado, temos 560 milhões de moléculas de água não ionizadas. É uma quantidade realmente pequena, praticamente desprezível, que não permite a passagem de uma corrente elétrica pela água.

Tentando medir corrente na água

Se conectarmos uma bateria, de tensão conhecida, a dois eletrodos de cobre (ou outro metal condutor), posicionados a certa distância dentro de uma cuba com água pura, e tentarmos medir uma corrente nos fios conectados aos eletrodos, usando a Lei de Ohm vamos descobrir que a água apresenta uma resistência elétrica de cerca de 18,2 x 10⁶ Ω/cm (18 MΩ por centímetro) – muito elevada.

Entre os eletrodos, dentro do líquido, íons H₃O fluem em direção ao eletrodo negativo, e os íons OH^– vão em direção ao eletrodo positivo. Quando os íons entram em contato com os eletrodos, transferem ou recebem um elétron, de modo que o íon se recombina de volta em uma molécula normal de água, H₂O.

Porém, essa taxa de recombinação é tão baixa que, para todos os efeitos, a água pura age como um perfeito isolante.

E a água com impurezas?

Tomemos como exemplo a água salgada. Nesse caso, adicionar compostos iônicos na forma de sais, como o sal de cozinha comum (NaCl, Cloreto de Sódio), aumenta a concentração de íons dentro da solução, pois o sal se dissocia em íons Na⁺ e Cl^–.

Cada grama de sal de cozinha adicionada à água introduz cerca de 2 x 10²² íons na solução. Esses íons agirão como portadores de cargas, diminuindo consideravelmente a resistência elétrica da solução para algo abaixo de um ohm por metro (1Ω/m). A resistividade da solução diminui conforme a concentração de íons aumenta.

Neste cenário, a solução irá se comportar como um condutor de corrente elétrica, e seremos capazes, por exemplo, de acender uma lâmpada conectada em série em nosso circuito de exemplo. Lembrando que, como a quantidade de íons positivos e de íons negativos é a mesma, a água, no geral, continuará com caráter neutro, apesar da condutibilidade aumentada

O mesmo se dá na presença de outros tipos de substâncias dissolvidas, porém com concentrações iônicas diferentes de acordo com a substância.

Conclusão

A água pura, destilada, possui uma resistência elétrica tão grande que podemos considerá-la como uma substância isolante, mesmo se levarmos em conta a produção espontânea de íons por autoionização.

Já a água com algum tipo de impureza dissolvida, como por exemplo sais, bases ou ácidos, ou mesmo água comum de torneira, possui uma quantidade de íons dissociados muito maior, tornando-se eventualmente uma substância boa condutora de eletricidade. Seu grau de condutibilidade vai depender do tipo de substâncias presentes em solução, assim como de sua concentração.