Trong thế giới lý tưởng của chúng ta, nước "tuyệt đối tinh khiết", giống như chân không, phải có điện trở vô hạn đối với dòng điện và điện trở suất của nó sẽ đạt đến vô cùng. Tuy nhiên, khi chúng tôi đo lường điều này bằng các thiết bị phức tạp nhất, chúng tôi nhận thấy rằng ngay cả với công nghệ{{1} tiên tiến nhất hiện nay, điện trở suất của nước siêu tinh khiết vẫn ở một giá trị cực kỳ cao nhưng hữu hạn. Các đặc tính vốn có của nước và các giới hạn trong công nghệ của chúng tôi cho thấy rằng có điện trở suất tối đa theo lý thuyết đối với nước siêu tinh khiết.
Chúng ta thường gọi các phân tử nước là H₂O, cho rằng chúng hoàn toàn trung tính. Tuy nhiên, trên thực tế, các phân tử nước không bao giờ "tinh khiết" đến mức chỉ còn lại H₂O.
Do liên kết cộng hóa trị giữa các nguyên tử hydro và oxy không ổn định tuyệt đối nên các phân tử nước trải qua phản ứng gọi là "tự động hóa". Nói một cách đơn giản, một phân tử nước "đánh cắp" một nguyên tử hydro từ một phân tử khác:
2H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH⁻
Phản ứng này là một trạng thái cân bằng động. Điều này có nghĩa là ngay cả trong nước tinh khiết nhất, một lượng nhỏ ion hydronium (H₃O⁺, viết tắt là H⁺) và ion hydroxit (OH⁻) luôn hiện diện. Những ion này đóng vai trò là chất mang điện và sự hiện diện của chúng làm cho nước dẫn điện.
Công thức tính điện trở suất (ρ) là ρ=1/σ, trong đó σ là độ dẫn điện. Độ dẫn điện tỷ lệ thuận với nồng độ ion. Do đó, miễn là có ion H⁺ và OH⁻, độ dẫn điện của nước sẽ không bằng 0 và điện trở suất sẽ không phải là vô hạn.
Ở 25 độ, trong nước tinh khiết, [H⁺]=[OH⁻]=10⁻⁷mol/L. Dựa trên nồng độ ion này, điện trở suất lý thuyết là khoảng 18,2 MΩ·cm. Giá trị này được coi là điện trở suất giới hạn lý thuyết của nước siêu tinh khiết trong điều kiện lý tưởng.
Trong các ứng dụng-thế giới thực, ngay cả khi sử dụng các công nghệ tiên tiến (chẳng hạn như thẩm thấu ngược, trao đổi ion, khử ion điện- và khử trùng bằng tia cực tím) cũng không thể loại bỏ hoàn toàn tất cả các ion tạp chất (chẳng hạn như Na⁺, Cl⁻ và Ca⁺) khỏi nước. Ngay cả khi có thể loại bỏ hoàn toàn mọi ion trong nước thì những “kẻ ngoài cuộc” sau đây vẫn khó có thể loại bỏ hoàn toàn:
Carbon dioxide trong không khí: Đây là một trong những thủ phạm chính làm giảm điện trở suất của nước siêu tinh khiết trong phòng thí nghiệm. Nước siêu tinh khiết là một dung môi cực kỳ mạnh. Sau khi tiếp xúc với không khí, nó nhanh chóng hòa tan CO₂, tạo thành axit cacbonic, ion hóa thành các ion H⁺ và HCO₃⁻:
CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻
Quá trình này làm tăng đáng kể nồng độ ion, khiến điện trở suất giảm nhanh từ 18,2 MΩ·cm xuống khoảng 1-10 MΩ·cm. Do đó, việc đo nước siêu tinh khiết có điện trở suất thực sự cao phải được thực hiện trong môi trường khí trơ, kín.
Hệ thống nước siêu tinh khiết thẩm thấu ngược để kiểm tra thể chất và xét nghiệm máu - Thiết bị thẩm thấu ngược - Công ty TNHH Công nghệ Bảo vệ Môi trường Nam Kinh Xuânke
Hòa tan từ các thùng chứa và đường ống: Các thùng chứa dùng để lưu trữ và vận chuyển nước siêu tinh khiết (ngay cả những thùng chứa được làm bằng-polyethylen hoặc Teflon có độ tinh khiết cao) có thể hòa tan từ từ một lượng nhỏ ion hoặc chất hữu cơ, làm ô nhiễm các mẫu nước.
Vi sinh vật: Vi sinh vật mang điện tích và quá trình trao đổi chất của chúng cũng có thể tạo ra các chất ion, ảnh hưởng đến chất lượng nước.
