Lompat ke konten
logo-5

Konsentrasi maksimum hidrogen dalam air

KONSENTRASI HIDROGEN DALAM AIR

Konsentrasi gas hidrogen (H2) dalam air sering dinyatakan dalam molaritas (mol/liter (M) atau milimol/L mM), bagian per juta (ppm), bagian per miliar (ppb), atau miligram per liter (mg/ L). Dalam konsentrasi encer, 1 ppm hampir sama dengan 1 mg/L dan sering digunakan secara bergantian. 

Massa molar molekul hidrogen adalah sekitar 2 mg/milimol sehingga 1 mg kira-kira sama dengan 0,5 mol jadi 1000 ppb = 1 ppm = 1 mg/L = 0,5 mM.

Konsentrasi gas hidrogen (H2) dalam air konvensional (misalnya keran, botol, disaring, dll) adalah sekitar 8,65 x 10-7 mg/L. Dengan kata lain, ada kurang dari seperdelapan juta mg H2. 

Oleh karena itu tidak ada nilai terapeutik H2 pada konsentrasi rendah seperti itu dalam air yang disaring normal. Studi menggunakan gas hidrogen terlarut dalam air berkisar dari 0,5 mg/L hingga 1,6+ mg/L, dengan sebagian besar penelitian menggunakan konsentrasi mendekati 1,6 mg/L (1,6 ppm atau 0,8 mM).

Dalam literatur ilmiah, konsentrasi 1,6 mg/L (1,6 ppm atau 0,8 mM) dianggap sebagai konsentrasi pada “jenuh”. 

Karena akan seperti itu konsentrasinya jika hanya ada gas hidrogen dengan tekanan yang sama dengan tekanan di permukaan laut, yaitu 760 mm-merkuri (760 torrs, 101.325 kPa, 1.01325 Barr, atau 14.69595 psi,) juga sama dengan satu atmosfer (atm). 

Di bawah ini adalah penjelasan tentang kelarutan berbagai gas dalam air diikuti dengan fokus pada kelarutan molekul hidrogen.

KELARUTAN GAS DALAM AIR

Wadah air terbuka (mis. air ledeng, air kemasan, dll.) akan berisi sejumlah kecil semua gas di atmosfer, seperti nitrogen, oksigen, karbon dioksida, dan sejumlah kecil gas lainnya (mis. neon, helium , hidrogen, dll.).

Jumlah gas terlarut dalam air terutama merupakan fungsi dari tekanan dan temperatur. Menurut hukum Henry, konsentrasi gas apa pun dalam air berbanding lurus dengan tekanan parsial gas tersebut di atas air. 

Artinya jika tekanan gas tersebut meningkat, maka jumlah gas tersebut yang terlarut dalam air juga meningkat. Beginilah cara perusahaan memproduksi minuman berkarbonasi; mereka meningkatkan tekanan karbon dioksida (CO2), yang menghasilkan lebih banyak gas yang larut dalam minuman.

Kelarutan gas dalam air juga tergantung pada sifat kimia/fisik intrinsik gas (mis. polarisabilitas, ukuran, hidrofobik, dll.). 

Oleh karena itu, setiap gas memiliki konstanta kelarutan yang berbeda. Kami menyebut konstanta gas kelarutan ini "konstanta Henry" (KH), yang ditentukan secara eksperimental pada tekanan dan suhu tertentu. Konsentrasi gas apa pun dapat dengan mudah dihitung dengan menggunakan bentuk Hukum Henry berikut ini:

C=P/KH

di mana C mewakili konsentrasi gas terlarut (mol/L), KH adalah karakteristik konstan dari gas tertentu (Latm/mol), dan P mewakili tekanan parsial gas spesifik di atas larutan (atm). 

Tabel 1 menunjukkan konsentrasi berbagai gas atmosfer dalam air pada SATP (Standard Ambient Temperature and Pressure), yang dihitung dengan menggunakan hukum Henry.

Tabel 1. Konsentrasi kesetimbangan (saturasi) beberapa gas atmosfer umum dalam air pada tekanan parsial atmosfer masing-masing.

GasKomposisi Gas
di Atmosfer (%)
Konstanta Henry (KH)
pada 25 
°C.(L*atm/mol)
Konsentrasi Biasanya
di Air
(mmol/L)(mg/L)
Nitrogen (N2)78.081639.340.4813.34
Oksigen (O2)20.95769.230.278.71
*Karbon Dioksida (CO2)3,97×10-229.411,35×10-95,94×10-8
Neon (Ne)1,82x10-32222.228.18×10-30.17
Helium (Dia)5,24×10-42702.701,94×10-67,76×10-6
Hidrogen (H2)5,50x10-51282.054,29×10-78,65×10-7
* Spesies ini berpartisipasi dalam reaksi asam-basa ketika dilarutkan dalam air (yaitu CO2 +H2O =>H2CO3), dan karena itu bukan merupakan gas ideal dan menyimpang dari hukum Henry.

KEJENUHAN

Kejenuhan gas dalam air didefinisikan sebagai ketika tekanan gas di atas larutan sama dengan (yaitu pada kesetimbangan dengan) tekanan gas dalam larutan. Oleh karena itu kejenuhan bergantung pada tekanan parsial gas yang diinginkan.

Misalnya, jika Anda meletakkan segelas air murni yang sama sekali tidak mengandung gas terlarut di dalamnya dan membiarkannya, maka gas atmosfer (misalnya oksigen, nitrogen, karbon dioksida, dll.) akan mulai larut ke dalam air hingga jumlah gas yang masuk ke air sama dengan jumlah gas yang keluar dari air.

Prinsip ini juga menjelaskan mengapa soda pop akhirnya menjadi "datar". Saat wadah dibuka, karbon dioksida (CO2) terlarut akan segera keluar dari minuman hingga tekanan CO2 dalam minuman berkarbonasi sama dengan tekanan CO2 di atmosfer.

Kejenuhan umumnya dibicarakan dalam hal konsentrasi gas yang diperoleh pada tekanan parsial atmosfer normalnya (seperti yang kita lakukan untuk N2 di atas) atau pada konsentrasi yang diperoleh jika gas di atas larutan hanya gas murni yang diinginkan pada tekanan yang sama. satu atmosfer (atm). 

Tekanan 1 atm digunakan karena itu adalah tekanan atmosfer normal di permukaan laut.

Definisi kejenuhan yang terakhir ini adalah bagaimana situs web MHF ini dan banyak artikel ilmiah menggunakan istilah tersebut. Hal ini penting untuk diingat ketika membahas dosis dan konsentrasi dalam hal persentase kejenuhan atau kejenuhan.

Tabel 2 menunjukkan konsentrasi gas terlarut pada saat jenuh jika tekanan atmosfirnya satu atm (pada SATP).

Kejenuhan umumnya dibicarakan dalam hal konsentrasi gas yang diperoleh pada tekanan parsial atmosfer normalnya (seperti yang kita lakukan untuk N2 di atas) atau pada konsentrasi yang diperoleh jika gas di atas larutan hanya gas murni yang diinginkan pada tekanan yang sama. satu atmosfer (atm). 

Tekanan 1 atm digunakan karena itu adalah tekanan atmosfer normal di permukaan laut.

Meja 2. Konsentrasi kesetimbangan (saturasi) beberapa gas atmosfer umum dalam air pada tekanan parsial satu atm.

GasKonstanta Henry (KH) pada 25 °C.(Latm/mol)Konsentrasi dalam Air sebuah
mmol/Lmg/L
Nitrogen (N2)1639.340.6117.10
Oksigen (O2)769.231.3041.60
*Karbon dioksida (CO2)29.4134.001496.43
Neon (Ne)2222.220.459.10
Helium (Dia)2702.700.371.50
Hidrogen (H2)1282.050.781.57

Semua perhitungan dilakukan pada 1 atm gas murni

* Spesies ini berpartisipasi dalam reaksi asam-basa ketika dilarutkan dalam air (yaitu CO2 +H2O =>H2CO3), dan dengan demikian, ini bukan gas ideal dan menyimpang dari hukum Henry

Nilai pada Tabel 2 dihitung dengan menggunakan hukum Henry. Sebagai contoh, konsentrasi gas hidrogen (H2) dengan menggunakan hukum Henry diperoleh dengan membagi P (dalam hal ini adalah 1 atm) dengan KH untuk mendapatkan konsentrasi (C).

Tabel 1 menunjukkan bahwa KH untuk gas hidrogen adalah 1282,05. Ini memberi kita 7,8 x 10-4 M atau 0,78 mmol/L. Dengan mengubah molaritas menjadi miligram per liter, kita mendapatkan 1,57 mg/L H2 (aq) atau sekitar 1,6 ppm.

Ini berarti bahwa terdapat hampir dua juta kali lebih banyak molekul hidrogen dalam larutan jenuh (tekanan H2 murni pada 1 atm) dibandingkan dengan yang biasanya ditemukan dalam air.

HALF-LIFE H2 DALAM LARUTAN

Seperti membuka sekaleng soda, segera setelah air H2 terpapar gas dan tekanan atmosfer normal, konsentrasi H2 berkurang hingga mencapai kesetimbangan dengan tekanan parsial H2 di atmosfer, yang akan menjadi konsentrasi 8,67 x 10-7 mg/L. 

Karena gas hidrogen adalah molekul terkecil di alam semesta, ia juga dapat berdifusi melalui semua plastik dan banyak wadah lainnya. Oleh karena itu, hidrogen memiliki tingkat efusi tertinggi dari semua gas.

Tingkat eksolusi H2 dan disipasi dari air secara langsung dipengaruhi terutama oleh suhu, agitasi, dan luas permukaan. Wadah terbuka 500 mL berisi air hidrogen terlarut memiliki waktu paruh sekitar dua jam.

Oleh karena itu, jika dibiarkan di tempat terbuka tanpa turbulensi pada suhu kamar dengan konsentrasi H2 awal 1,6 mg/L, konsentrasinya kemungkinan akan menjadi sekitar 0,8 mg/L setelah dua jam. Namun, tingkat disipasi tidak persis linier.

Garis bawah

Pada kenyataannya, ketika gas lain (oksigen, nitrogen, dll.) Dimasukkan ke dalam air, konsentrasi maksimum hidrogen dalam air berkurang.
Dalam hal ini, konsentrasi maksimum hidrogen sedikit di atas 1000 ppb (1 ppm).
Kesimpulannya, semua produk yang memperkenalkan 1600ppb atau lebih tinggi di antara mesin air hidrogen atau air hidrogen untuk minum adalah produk palsu.

id_IDBahasa Indonesia