Cât hidrogen se află, de fapt, într-un pahar de apă cu hidrogen? (mg și molecule)
Dacă știți deja valoarea PPB a sticlei, cel mai direct mod de a afla „cât hidrogen” conține este să transformați concentrația într-o cantitate reală, deoarece o valoare PPB este, în sine, un raport, nu o cantitate, iar aceeași valoare turnată în două volume diferite dă două cantități totale diferite. O porție de 300 ml dintr-o sticlă Hydrion Core, la valoarea nominală de 5.000 PPB, conține aproximativ 1,5 miligrame de hidrogen dizolvat (H2). În continuare, explicăm de unde provine această valoare, cum puteți face aceeași conversie folosind specificațiile oricărui produs și cum se compară, ca masă, o doză băută cu gazul emis de un aparat de inhalare.
- O valoare a concentrației, exprimată în PPB sau PPM, devine o cantitate de hidrogen numai după ce o înmulțiți cu volumul pe care îl beți efectiv. Prin urmare, compararea produselor doar după valoarea PPB poate induce în eroare dacă porțiile au volume diferite.
- Conversia PPB în miligrame se bazează pe o relație simplă: deoarece densitatea apei este aproape de 1 kilogram pe litru, 1 PPB de gaz dizolvat înseamnă aproximativ 1 microgram pe litru.
- Pentru a calcula numărul de molecule sunt necesare încă două constante: masa molară a H2 și numărul lui Avogadro. Calculul arată mai ales cum unei mase foarte mici îi corespunde un număr enorm de molecule individuale.
- Există o limită fizică a cantității de hidrogen dizolvat, determinată de solubilitatea sa în apă. Așadar, valorile mai mari ale unei sticle abia preparate descriu o stare temporară, de după electroliză, nu o concentrație pe care apa o menține la nesfârșit.
De ce valoarea PPB nu vă spune cât hidrogen primiți
PPB și PPM descriu raportul dintre masa hidrogenului și masa apei. Asta înseamnă că valoarea arată cât de concentrată este apa, dar nu spune, de una singură, care este cantitatea totală de hidrogen pe care urmează să o beți. Două produse Hydrion ilustrează acest lucru în mod direct: Core are o valoare nominală de până la 5.000 PPB pentru un ciclu de 300 ml, în timp ce Pulse ajunge până la 8.000 PPB, dar are un volum de doar 280 ml. O valoare PPB mai mare într-o sticlă mai mică nu înseamnă automat că aceasta furnizează mai mult hidrogen. Singura modalitate de a afla este să includeți volumul în calcul, lucru pe care îl facem în secțiunea următoare.
De la PPB la miligrame: conversia directă
Conversia se bazează pe un fapt despre apă: densitatea sa este aproape de 1 kilogram pe litru. Prin urmare, o concentrație măsurată în părți per miliard în masă corespunde aproape exact microgramelor pe litru (sursa: Wikipedia, notația părților per). Astfel, înmulțind valoarea nominală PPB a unui produs cu volumul pe care îl beți, exprimat în litri, obțineți direct masa hidrogenului dizolvat. Același calcul se aplică tuturor formatelor Hydrion pentru consum, dacă știți valoarea nominală PPB și volumul porției.
Core: 300 ml la 5.000 PPB
Înmulțind 5.000 micrograme pe litru cu 0,3 litri, obținem 1.500 de micrograme, adică aproximativ 1,5 mg de H2 dizolvat într-o sticlă plină de 300 ml, la concentrația nominală.
Pulse: 280 ml la până la 8.000 PPB
Ciclul sticlei Pulse de 280 ml, la valoarea maximă de 8.000 PPB și cu setarea de 10 minute, conține aproximativ 2,2 mg. Modul mai rapid, de 5 minute, cu o valoare nominală de aproximativ 4.000 PPB, furnizează mai aproape de 1,1 mg din aceiași 280 ml. Ciclul mai scurt nu este o versiune mai slabă a aceleiași cantități: chiar conține aproximativ jumătate din hidrogenul dizolvat, după o așteptare de aproximativ jumătate din timp.
NOVA: 2 L la până la 3.000 PPB
Deoarece carafa NOVA are un volum de 2 litri, ciclul de 20 de minute, la o concentrație de până la 3.000 PPB, corespunde unei cantități de aproximativ 6 mg pentru întreaga carafă. Opțiunea mai rapidă, de 10 minute, cu o valoare nominală de aproximativ 2.000 PPB, ajunge la aproximativ 4 mg pentru aceiași 2 litri. Volumul mai mare contează: chiar dacă valoarea PPB a NOVA este mai mică decât cea a Core sau Pulse, masa totală dintr-o carafă este mai mare, pur și simplu pentru că există mai multă apă care conține gazul dizolvat.
Tablete H2: 8 PPM în 500 ml
O tabletă Hydrion H2 are o valoare nominală de 8 PPM, echivalentă cu 8.000 PPB, atunci când este dizolvată în 500 ml de apă. Aplicând aceeași înmulțire — 8.000 micrograme pe litru înmulțite cu 0,5 litri — obținem aproximativ 4 mg de hidrogen dizolvat într-un pahar, după dizolvarea completă a tabletei.
| Produs | Volum | Valoare nominală PPB | H2 dizolvat, aprox. |
|---|---|---|---|
| Sticlă Core | 300 ml | 5.000 | ~1,5 mg |
| Sticlă Pulse (modul de 10 min) | 280 ml | 8.000 | ~2,2 mg |
| Sticlă Pulse (modul de 5 min) | 280 ml | 4.000 | ~1,1 mg |
| Carafă NOVA (ciclu de 20 min) | 2.000 ml | 3.000 | ~6 mg |
| Carafă NOVA (ciclu de 10 min) | 2.000 ml | 2.000 | ~4 mg |
| Tabletă H2 | 500 ml | 8.000 (8 PPM) | ~4 mg |
După ce calculați valoarea în miligrame pentru volumul pe care îl beți efectiv, aveți o cifră care înseamnă același lucru indiferent dacă provine dintr-o sticlă, o carafă sau o tabletă. Aceasta este o bază de comparație mai corectă decât alăturarea unor valori PPB măsurate pentru porții de volume diferite.
De la miligrame la molecule: câte molecule H2 înseamnă?
Pentru a transforma o valoare în miligrame într-un număr de molecule, sunt necesare încă două constante: masa molară a hidrogenului gazos, de aproximativ 2,016 grame pe mol (sursa: NIST Chemistry WebBook), și numărul lui Avogadro, de aproximativ 6,022 × 10^23 molecule pe mol (sursa: NIST CODATA). Masa molară transformă masa într-un număr de moli, iar numărul lui Avogadro transformă molii într-un număr efectiv de molecule. Cele două etape se fac una după alta.
Aplicat la cei aproximativ 1,5 mg dintr-o sticlă Core, calculul arată astfel: împărțind 1,5 mg la 2,016 g pe mol, obținem aproximativ 0,00074 moli de H2; înmulțind apoi această valoare cu numărul lui Avogadro, obținem aproximativ 4,5 × 10^20 molecule, adică aproximativ 450 de miliarde de miliarde. Este aceeași cantitate fizică descrisă în două feluri: o dată într-o unitate suficient de mică pentru a fi cântărită pe un cântar de bucătărie și o dată într-o unitate concepută pentru numărarea particulelor individuale. Dimensiunea celui de-al doilea număr arată cât de mică este o singură moleculă de hidrogen, nu că s-ar fi schimbat cantitatea de hidrogen din sticlă.
Aflați mai multe despre ce este, de fapt, molecula respectivă și de ce dimensiunea ei mică contează pentru felul în care se deplasează prin apă în acest articol explicativ despre hidrogenul molecular. Această secțiune se limitează la conversia unităților: nu spune nimic despre câte dintre aceste molecule ajung într-un anumit țesut sau sunt folosite de organism — o întrebare separată la care calculul conversiei, de unul singur, nu poate răspunde.
Limita: de ce valoarea PPB nu poate crește la nesfârșit
Solubilitatea hidrogenului în apă are o limită fizică. Constanta legii lui Henry pentru hidrogenul gazos indică faptul că limita de echilibru pentru apa lăsată deschisă la hidrogen gazos, la o presiune de aproximativ 1 atmosferă și la temperatura camerei, este de aproximativ 1,6 mg pe litru, adică aproximativ 1.600 PPB (sursa: NIST Chemistry WebBook, date despre legea lui Henry). Această valoare descrie apa aflată în echilibru cu gazul de deasupra ei: concentrația se stabilizează la valoarea determinată de legile fizicii și se menține atât timp cât condițiile nu se schimbă.
Valorile de 5.000–8.000 PPB ale Core, Pulse și tabletelor H2 depășesc cu mult această limită de echilibru. Explicația ține de moment, nu de o contradicție a legilor fizicii: electroliza aduce apa dintr-o sticlă închisă într-o stare temporară de suprasaturație, menținută de o ușoară presiune internă în recipientul închis. După deschiderea capacului și eliberarea presiunii, hidrogenul dizolvat începe să scadă spre nivelul de echilibru de aproximativ 1.600 PPB. De aceea, valoarea PPB de pe etichetă este, de fapt, o valoare de pornire, nu una pe care apa o menține la nesfârșit. Pentru mai multe informații despre cât de repede scade concentrația după deschiderea sticlei, consultați acest articol despre cât timp rămâne hidrogenul în apă.
Nimic din toate acestea nu înseamnă că valoarea PPB de pe etichetă este inexactă: o sticlă proaspăt preparată chiar pornește de la concentrația indicată. Detaliul practic important este cât de repede o beți după preparare, deoarece momentul respectiv determină cât din valoarea de pe etichetă mai este dizolvat când apa ajunge la dumneavoastră. Pentru a verifica concentrația efectivă a unei sticle, în loc să vă bazați pe specificația nominală, consultați acest ghid despre aparatele de măsurare a hidrogenului dizolvat; pentru a vedea cum crește valoarea PPB minut cu minut în timpul unui singur ciclu, consultați acest articol despre timpul de producție.
Compararea unei doze băute cu debitul unui aparat de inhalare
Aparatele de inhalare indică debitul de hidrogen sub formă de debit de gaz, în mililitri de gaz pe minut. Aceasta este o măsurătoare diferită de concentrația unui gaz dizolvat, așa că cele două valori trebuie convertite la aceeași bază — miligrame de H2 — înainte de a putea fi comparate. Articolul explicativ despre PPB și PPM prezintă partea legată de concentrație; pentru gaz se folosește relația gazului ideal dintre presiune, volum și temperatură, bazată pe constanta molară a gazului (sursa: NIST CODATA).
Presupunând că gazul este la o temperatură apropiată de temperatura camerei și la presiunea atmosferică — condițiile standard pentru indicarea debitului unui gaz —, 1 mol de hidrogen gazos ocupă aproximativ 24,5 litri. Astfel, un debit exprimat în mililitri pe minut se transformă în moli pe minut, apoi în miligrame pe minut, după aplicarea masei molare a hidrogenului.
Hydrion Zenith are șapte niveluri de debit publicate. Două dintre ele, 300 ml/min și 600 ml/min, sunt descrise în mod specific ca hidrogen pur, cu o puritate declarată de 99,99%. Aplicând conversia pentru aceste două setări, cea mai mică furnizează aproximativ 24,7 mg de H2 gazos pe minut, iar cea mai mare dintre cele două setări pentru hidrogen pur furnizează aproximativ 49,4 mg pe minut. Celelalte setări, de la 450 până la 1.800 ml/min, includ și oxigen, iar pagina produsului nu precizează ce proporție din debitul combinat este hidrogen. Prin urmare, informațiile disponibile nu sunt suficiente pentru a transforma aceste setări în masă de hidrogen, iar acest articol nu estimează o valoare.
Comparată cu cei aproximativ 1,5 mg dintr-o sticlă Core de 300 ml, setarea mai mică pentru hidrogen pur a aparatului de inhalare furnizează o masă comparabilă de H2 gazos în mai puțin de patru secunde, iar setarea mai mare dintre cele două pentru hidrogen pur o furnizează în mai puțin de două secunde. Diferența se datorează densității gazului: un anumit volum de hidrogen pur gazos conține mult mai multă masă de H2 decât același volum de apă care transportă câteva mii de părți per miliard de gaz dizolvat. Acesta este un fapt despre densitate, nu o afirmație despre care dintre căi face ca organismul să utilizeze mai mult hidrogen. Băut, hidrogenul trece prin tubul digestiv; inhalat, trece prin plămâni. Compararea miligramelor pe hârtie nu spune nimic despre cantitatea de hidrogen absorbită pe fiecare cale sau despre felul în care se compară cele două din punct de vedere fiziologic. Comparația de masă și comparația beneficiilor sunt două întrebări diferite, iar aici răspundem doar la prima.
Calculați singur
Pentru conversia completă sunt necesare doar două valori pe care le găsiți în specificațiile aproape oricărui produs: valoarea nominală PPB (sau PPM) și volumul pe care îl beți efectiv. Înmulțiți valoarea PPB cu volumul în litri pentru a obține microgramele, împărțiți la 1.000 pentru a obține miligramele, iar rezultatul are aceeași semnificație indiferent dacă provine dintr-o sticlă, o carafă sau o tabletă. Masa molară și numărul lui Avogadro vă sunt necesare numai dacă vreți să faceți încă un pas și să exprimați aceeași cantitate ca număr de molecule.
Merită să comparați miligramele, nu PPB, ori de câte ori puneți valoarea principală a unui produs față în față cu cea a altuia. O sticlă cu o valoare nominală PPB mai mică, dar cu o porție mai mare, poate furniza mai mult hidrogen în total decât o sticlă mai mică, cu o valoare mai spectaculoasă; la fel de des se întâmplă și invers. Tocmai aceasta este capcana comparației bazate doar pe valoarea PPB. Descoperiți toate formatele Hydrion pentru consum în colecția Apă cu Hidrogen sau consultați pagina produsului Hydrion Core pentru specificațiile privind durata ciclului și capacitatea, alături de valorile analizate aici. Pentru mai multe analize ale specificațiilor din acest hub, răsfoiți blogul Noutăți și celelalte articole din seria „Specificații și mod de funcționare”.