CONCENTRATIE VAN WATERSTOF IN WATER
De concentratie van waterstofgas (H2) in water wordt vaak weergegeven in molariteit (mol/liter (M) of milimol/L mM), delen per miljoen (ppm), delen per miljard (ppb) of milligram per liter (mg/ L). In verdunde concentraties is 1 ppm ongeveer hetzelfde als 1 mg/L en ze worden vaak door elkaar gebruikt.
De molaire massa van moleculaire waterstof is ongeveer 2 mg/millimol en dus is 1 mg ongeveer hetzelfde als 0,5 mol dus 1000 ppb = 1 ppm = 1 mg/L = 0,5 mM.
De concentratie waterstofgas (H2) in conventioneel water (bijv. kraan, fles, gefilterd, enz.) is ongeveer 8,65 x 10-7 mg/L. Met andere woorden, er is minder dan een acht miljoenste van een mg H2.
Er is dus geen therapeutische waarde van H2 bij zo'n lage concentratie in normaal gefilterd water. Studies gebruiken waterstofgas opgelost in water bereik van 0,5 mg/L tot 1,6+ mg/L, waarbij de meeste studies een concentratie gebruikten die in de buurt lag 1,6 mg/L (1,6 ppm of 0,8 mM).
In de wetenschappelijke literatuur wordt de concentratie van 1,6 mg/L (1,6 ppm of 0,8 mM) beschouwd als de concentratie bij “verzadiging”.
Omdat het is wat de concentratie zou zijn als er alleen waterstofgas aanwezig zou zijn met een druk die gelijk is aan de druk op zeeniveau, dat is 760 mm-kwik (760 torrs, 101,325 kPa, 1,01325 barr of 14,69595 psi,) ook gelijk aan één atmosfeer (atm).
Hieronder volgt een uitleg van de oplosbaarheid van verschillende gassen in water, gevolgd door een focus op de oplosbaarheid van moleculaire waterstof.
OPLOSBAARHEID VAN GAS IN WATER
De hoeveelheid gas die in het water is opgelost, is voornamelijk een functie van druk en temperatuur. Volgens de wet van Henry is de concentratie van elk gas in water rechtevenredig met de partiële druk van dat gas boven het water.
Dit betekent dat als de druk van dat gas toeneemt, de hoeveelheid van dat gas dat in het water is opgelost ook toeneemt. Dit is hoe bedrijven koolzuurhoudende dranken produceren; ze verhogen de druk van koolstofdioxide (CO2), waardoor er meer gas in de drank wordt opgelost.
De oplosbaarheid van gas in water hangt ook af van de intrinsieke chemische/fysische eigenschappen van het gas (bv. polariseerbaarheid, grootte, hydrofobiciteit, enz.).
Daarom heeft elk gas een andere oplosbaarheidsconstante. We noemen deze oplosbaarheidsgasconstanten "Henry's constanten" (KH), die experimenteel worden bepaald bij specifieke drukken en temperaturen. De concentratie van elk gas kan eenvoudig worden berekend door de volgende vorm van de wet van Henry te gebruiken:
C=P/KH
waarbij C staat voor de concentratie van het opgeloste gas (mol/L), KH is een constante karakteristiek van het specifieke gas (Latm/mol) en P staat voor de partiële druk van het specifieke gas boven de oplossing (atm).
Tabel 1 toont de concentratie van verschillende atmosferische gassen in water bij SATP (Standard Ambient Temperature and Pressure), die werd berekend met behulp van de wet van Henry.
Tafel 1. De evenwichtsconcentratie (verzadiging) van enkele gewone atmosferische gassen in water bij hun natuurlijke respectievelijke atmosferische partiële druk.
| Gas | Samenstelling van gas in atmosfeer (%) | Henry's Constant (KH) op 25 °C. (L*atm/mol) | Concentratie Normaal in water | |
| (mmol/L) | (mg/L) | |||
| Stikstof (N2) | 78.08 | 1639.34 | 0.48 | 13.34 |
| Zuurstof (O2) | 20.95 | 769.23 | 0.27 | 8.71 |
| * Kooldioxide (CO2) | 3,97×10-2 | 29.41 | 1,35×10-9 | 5,94×10-8 |
| Neon (Ne) | 1.82 x 10-3 | 2222.22 | 8,18×10-3 | 0.17 |
| helium (hij) | 5,24×10-4 | 2702.70 | 1,94×10-6 | 7,76×10-6 |
| Waterstof (H2) | 5.50 x 10-5 | 1282.05 | 4,29×10-7 | 8,65×10-7 |
VERZADIGING
Verzadiging van een gas in water wordt gedefinieerd als wanneer de druk van het gas boven de oplossing gelijk is aan (dwz in evenwicht met) de druk van het gas in de oplossing. Daarom hangt de verzadiging af van de partiële druk van het betreffende gas.
Als u bijvoorbeeld een glas zuiver water zonder opgeloste gassen op het aanrecht zet en laat staan, dan zullen de atmosferische gassen (bijv. zuurstof, stikstof, kooldioxide, enz.) in het water beginnen op te lossen totdat de hoeveelheid gas die in het water gaat is gelijk aan de hoeveelheid gas die uit het water gaat.
Dit principe verklaart ook waarom frisdrank uiteindelijk "plat" gaat. Bij het openen van de container begint het opgeloste kooldioxide (CO2) onmiddellijk uit de drank te ontsnappen totdat de druk van CO2 in de koolzuurhoudende drank gelijk is aan de druk van CO2 in de atmosfeer.
Over verzadiging wordt over het algemeen gesproken in termen van ofwel de gasconcentratie die wordt verkregen bij de normale atmosferische partiële druk (zoals we deden voor N2 hierboven) of de concentratie die wordt verkregen als het gas boven de oplossing alleen het zuivere gas van belang is bij een druk die gelijk is aan tot één atmosfeer (atm).
Er wordt een druk van 1 atm gebruikt omdat dat de normale atmosferische druk is op zeeniveau.
Deze laatste definitie van verzadiging is hoe deze MHF-website en veel wetenschappelijke artikelen de term gebruiken. Dit is belangrijk om in gedachten te houden bij het bespreken van dosering en concentratie in termen van het percentage verzadiging of oververzadiging.
Tabel 2 toont de concentratie van de opgeloste gassen bij verzadiging als hun atmosferische druk één atm was (bij SATP).
Over verzadiging wordt over het algemeen gesproken in termen van ofwel de gasconcentratie die wordt verkregen bij de normale atmosferische partiële druk (zoals we deden voor N2 hierboven) of de concentratie die wordt verkregen als het gas boven de oplossing alleen het zuivere gas van belang is bij een druk die gelijk is aan tot één atmosfeer (atm).
Er wordt een druk van 1 atm gebruikt omdat dat de normale atmosferische druk is op zeeniveau.
Tafel 2. De evenwichtsconcentratie (verzadiging) van enkele gewone atmosferische gassen in water bij een partiële druk van één atm.
| Gas | Henry's Constant (KH) op 25 °C. (Latm/mol) | Concentratie in water a | |
| mmol/L | mg/L | ||
| Stikstof (N2) | 1639.34 | 0.61 | 17.10 |
| Zuurstof (O2) | 769.23 | 1.30 | 41.60 |
| *Koolstofdioxide (CO2) | 29.41 | 34.00 | 1496.43 |
| Neon (Ne) | 2222.22 | 0.45 | 9.10 |
| helium (hij) | 2702.70 | 0.37 | 1.50 |
| Waterstof (H2) | 1282.05 | 0.78 | 1.57 |
Alle berekeningen worden gedaan bij 1 atm van het zuivere gas
* Deze soort neemt deel aan zuur-base-reacties wanneer opgelost in water (dwz CO2 + H2O => H2CO3), en als zodanig is het geen ideaal gas en wijkt het af van de wet van Henry
De waarden in tabel 2 zijn berekend met behulp van de wet van Henry. De concentratie van waterstofgas (H2) met behulp van de wet van Henry werd bijvoorbeeld verkregen door P (in dit geval 1 atm) te delen door KH om de concentratie (C) te krijgen.
Tabel 1 laat zien dat de KH voor waterstofgas 1282,05 is. Dit geeft ons 7,8 x 10-4 M of 0,78 mmol/L. Door molariteit om te rekenen naar milligram per liter krijgen we 1,57 mg/L H2 (aq) of ongeveer 1,6 ppm.
Dit betekent dat er bijna twee miljoen keer meer waterstofmoleculen in een verzadigde oplossing (druk van zuivere H2 bij 1 atm) zitten in vergelijking met wat er normaal in water wordt aangetroffen.
HALVERTIJD VAN H2 IN OPLOSSING
Zoals het openen van een blikje frisdrank, zodra het H2-water wordt blootgesteld aan normale atmosferische gassen en druk, neemt de concentratie van H2 af totdat het in evenwicht is met de partiële druk van H2 in de atmosfeer, wat een concentratie van 8,67 x zou zijn. 10-7 mg/L.
Omdat waterstofgas het kleinste molecuul in het heelal is, zal het ook door al het plastic en vele andere houders heen kunnen diffunderen. Waterstof heeft daarom de hoogste effusiesnelheid van alle gassen.
De snelheid van H2-exsolutie en dissipatie uit het water wordt rechtstreeks beïnvloed, voornamelijk door temperatuur, agitatie en oppervlakte. Een open container van 500 ml opgelost waterstofwater heeft een halfwaardetijd van ongeveer twee uur.
Daarom, indien buiten gelaten zonder turbulentie bij kamertemperatuur met een initiële H2-concentratie van 1,6 mg/L, zou de concentratie na twee uur waarschijnlijk ongeveer 0,8 mg/L zijn. De dissipatiesnelheid is echter niet precies lineair.
Het komt neer op
In werkelijkheid, wanneer andere gassen (zuurstof, stikstof, enz.) in water worden opgenomen, wordt de maximale concentratie waterstof in water verlaagd.
In dit geval is de maximale waterstofconcentratie iets meer dan 1000 ppb (1 ppm).
Concluderend, alle producten die 1600 ppb of hoger introduceren onder waterstofwater of waterstofwatermachines om te drinken, zijn valse producten.
Nederlands 
English 
Español 
简体中文 
العربية 
हिन्दी 
Deutsch 
Français 
Italiano 
Português 
Polski 
Čeština 
Svenska 
Русский 
Türkçe 
한국어 
日本語 
Bahasa Indonesia 
ไทย 
Tiếng Việt