בעולם האידיאלי שלנו, מים "טהורים לחלוטין" צריכים, כמו ואקום, להציע התנגדות אינסופית לזרם החשמלי, וההתנגדות שלהם צריכה להתקרב לאינסוף. עם זאת, כאשר אנו מודדים זאת עם המכשירים המתוחכמים ביותר, אנו מגלים שאפילו עם הטכנולוגיה-מתקדמת של היום, ההתנגדות של מים אולטרה-טהורים נשארת על ערך גבוה במיוחד, אך סופי. המאפיינים המובנים של המים וגבולות הטכנולוגיה שלנו מכתיבים שיש התנגדות תיאורטית מקסימלית למים טהורים במיוחד.
לעתים קרובות אנו מתייחסים למולקולות מים כאל H₂O, בהנחה שהן ניטרליות לחלוטין. עם זאת, במציאות, מולקולות מים לעולם אינן כל כך "טהורות" עד שהן משאירות רק H₂O.
מכיוון שהקשר הקוולנטי בין אטומי מימן וחמצן אינו יציב לחלוטין, מולקולות המים עוברות תגובה הנקראת "אוטויוניזציה". במילים פשוטות, מולקולת מים אחת "גונבת" אטום מימן מאחרת:
2H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH⁻
תגובה זו היא שיווי משקל דינמי. משמעות הדבר היא שאפילו במים הטהורים ביותר, קיימות תמיד כמויות עקבות של יוני הידרוניום (H₃O⁺, בקיצור H⁺) ויוני הידרוקסיד (OH⁻). יונים אלו פועלים כנשאי מטען, ונוכחותם הופכת את המים למוליכים.
הנוסחה לחישוב התנגדות (ρ) היא ρ=1/σ, כאשר σ היא המוליכות. מוליכות היא פרופורציונלית לריכוז היונים. לכן, כל עוד קיימות יוני H⁺ ו-OH⁻, מוליכות המים לא תהיה אפס, וההתנגדות לא תהיה אינסופית.
ב-25 מעלות, במים טהורים, [H⁺]=[OH⁻]=10⁻⁷מול/L. בהתבסס על ריכוז יונים זה, ההתנגדות התיאורטית היא כ-18.2 MΩ·cm. ערך זה נחשב לגבול ההתנגדות התיאורטית של מים טהורים בתנאים אידיאליים.
ביישומים-בעולם האמיתי, אפילו שימוש בטכנולוגיות חדשניות-(כגון אוסמוזה הפוכה, חילופי יונים, דה-יוניזציה אלקטרו- וחיטוי אולטרה סגול) אינו יכול להסיר לחלוטין את כל יוני הטומאה (כגון Na⁺, Cl⁻ ו- Ca⁺) מהמים. גם אם ניתן להסיר לחלוטין את כל היונים במים, עדיין קשה לחסל את ה"זרים" הבאים:
פחמן דו חמצני באוויר: זהו אחד האשמים העיקריים לירידה בהתנגדות של מים אולטרה טהורים במעבדה. מים טהורים במיוחד הם ממס חזק במיוחד. לאחר חשיפה לאוויר, הוא ממיס במהירות CO₂, ויוצרת חומצה פחמנית, המייננת ליוני H⁺ ו- HCO₃⁻:
CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻
תהליך זה מגביר באופן משמעותי את ריכוז היונים, וגורם להתנגדות לרדת במהירות מ-18.2 MΩ·cm לטווח של 1-10 MΩ·cm. לכן, מדידת מים טהורים בעלי התנגדות גבוהה באמת חייבת להתבצע תחת אווירה אטומה ואינרטית.
מערכת מים אולטרה-טהורה של אוסמוזה הפוכה לבדיקות גופניות ובדיקות דם - ציוד אוסמוזה הפוכה - Nanjing Xuanke Environmental Protection Technology Co., Ltd.
התמוססות ממיכלים וצינורות: מיכלים המשמשים לאחסון והובלת מים טהורים (אפילו אלו העשויים מפוליאתילן בטוהר- גבוה או טפלון) יכולים להמיס באיטיות כמויות עקבות של יונים או חומרים אורגניים, ולזהם דגימות מים.
מיקרואורגניזמים: מיקרואורגניזמים נושאים מטען חשמלי, וחילוף החומרים שלהם יכול לייצר גם חומרים יוניים, המשפיעים על איכות המים.