STĘŻENIE WODORU W WODZIE
Stężenie gazowego wodoru (H2) w wodzie jest często podawane w molach (mole/litr (M) lub milimole/L mM), części na milion (ppm), części na miliard (ppb) lub miligramy na litr (mg/ L). W rozcieńczonych stężeniach 1 ppm jest mniej więcej taki sam jak 1 mg/l i często są one używane zamiennie.
Masa molowa wodoru cząsteczkowego wynosi około 2 mg/milimol, a więc 1 mg to mniej więcej tyle samo, co 0,5 mola, więc 1000 ppb = 1 ppm = 1 mg/l =0,5 mM.
Stężenie gazowego wodoru (H2) w konwencjonalnej wodzie (np. wodociągowej, butelkowanej, filtrowanej itp.) wynosi około 8,65 x 10-7 mg/l. Innymi słowy, jest mniej niż jedna ósma milionowa mg H2.
W związku z tym nie ma wartości terapeutycznej H2 przy tak niskim stężeniu w normalnej filtrowanej wodzie. Badania z wykorzystaniem gazowy wodór rozpuszczony w wodzie wahają się od 0,5 mg/L do 1,6+ mg/L, przy czym większość badań wykorzystuje stężenie bliskie 1,6 mg/l (1,6 ppm lub 0,8 mM).
W literaturze naukowej stężenie 1,6 mg/L (1,6 ppm lub 0,8 mM) uważa się za stężenie przy „nasyceniu”.
Ponieważ takie byłoby stężenie, gdyby obecny był tylko gazowy wodór o ciśnieniu równym ciśnieniu na poziomie morza, czyli 760 mm rtęci (760 torów, 101,325 kPa, 1,01325 Barr lub 14,69595 psi), również równym jednemu atmosfera (atm).
Poniżej znajduje się wyjaśnienie rozpuszczalności różnych gazów w wodzie, a następnie skupiono się na rozpuszczalności wodoru cząsteczkowego.
ROZPUSZCZALNOŚĆ GAZU W WODZIE
Ilość gazu rozpuszczonego w wodzie jest przede wszystkim funkcją ciśnienia i temperatury. Zgodnie z prawem Henry'ego stężenie dowolnego gazu w wodzie jest wprost proporcjonalne do ciśnienia cząstkowego tego gazu nad wodą.
Oznacza to, że jeśli ciśnienie tego gazu wzrasta, to zwiększa się również ilość tego gazu rozpuszczonego w wodzie. W ten sposób firmy produkują napoje gazowane; zwiększają ciśnienie dwutlenku węgla (CO2), co powoduje rozpuszczenie większej ilości gazu w napoju.
Rozpuszczalność gazu w wodzie zależy również od wewnętrznych właściwości chemicznych/fizycznych gazu (np. polaryzowalność, wielkość, hydrofobowość itp.).
Dlatego każdy gaz ma inną stałą rozpuszczalności. Nazywamy te stałe gazowe rozpuszczalności „stałymi Henry'ego” (KH), które są wyznaczane doświadczalnie przy określonych ciśnieniach i temperaturach. Stężenie dowolnego gazu można łatwo obliczyć za pomocą następującej postaci prawa Henry'ego:
C= P/KH
gdzie C oznacza stężenie rozpuszczonego gazu (mol/L), KH jest stałą charakterystyczną danego gazu (Latm/mol), a P oznacza cząstkowe ciśnienie konkretnego gazu nad roztworem (atm).
Tabela 1 pokazuje stężenie różnych gazów atmosferycznych w wodzie w SATP (standardowa temperatura i ciśnienie otoczenia), które obliczono przy użyciu prawa Henry'ego.
Tabela 1. Stężenie równowagowe (nasycenie) niektórych powszechnych gazów atmosferycznych w wodzie przy ich naturalnym ciśnieniu parcjalnym atmosfery.
| Gaz | Skład gazu w atmosferze (%) | Stała Henryka (KH) o 25 °C. (L*atm/mol) | Stężenie normalnie w wodzie | |
| (mmol/L) | (mg/L) | |||
| Azot (N2) | 78.08 | 1639.34 | 0.48 | 13.34 |
| Tlen (O2) | 20.95 | 769.23 | 0.27 | 8.71 |
| *Dwutlenek węgla (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 |
| Hel (On) | 5,24×10-4 | 2702.70 | 1,94×10-6 | 7,76×10-6 |
| Wodór (H2) | 5,50 x 10-5 | 1282.05 | 4,29×10-7 | 8,65×10-7 |
NASYCENIE
Nasycenie gazu w wodzie definiuje się, gdy ciśnienie gazu nad roztworem jest równe (tj. w równowadze) ciśnieniu gazu w roztworze. Dlatego nasycenie zależy od ciśnienia cząstkowego gazu będącego przedmiotem zainteresowania.
Na przykład, jeśli postawisz szklankę czystej wody bez żadnych rozpuszczonych w niej gazów na blacie i pozwolisz jej usiąść, wtedy gazy atmosferyczne (np. tlen, azot, dwutlenek węgla itp.) zaczną rozpuszczać się w wodzie, aż ilość gazu wchodzącego do wody jest równa ilości gazu wychodzącego z wody.
Ta zasada wyjaśnia również, dlaczego napoje gazowane w końcu stają się „płaskie”. Po otwarciu pojemnika rozpuszczony dwutlenek węgla (CO2) zacznie natychmiast ulatniać się z napoju, aż ciśnienie CO2 w napoju gazowanym będzie równe ciśnieniu CO2 w atmosferze.
O nasyceniu mówi się ogólnie w kategoriach albo stężenia gazu uzyskanego przy jego normalnym atmosferycznym ciśnieniu cząstkowym (tak jak zrobiliśmy dla N2 powyżej) lub w stężeniu uzyskanym, jeśli gaz nad roztworem jest tylko czystym gazem będącym przedmiotem zainteresowania pod ciśnieniem równym do jednej atmosfery (atm).
Stosowane jest ciśnienie 1 atm, ponieważ jest to normalne ciśnienie atmosferyczne na poziomie morza.
Ta ostatnia definicja nasycenia to sposób, w jaki ta strona internetowa MHF i wiele artykułów naukowych używa tego terminu. Należy o tym pamiętać, omawiając dawkowanie i stężenie w kategoriach procentu nasycenia lub przesycenia.
Tabela 2 pokazuje stężenie rozpuszczonych gazów w stanie nasycenia, jeśli ich ciśnienie atmosferyczne wynosiło 1 atm (w SATP).
O nasyceniu mówi się ogólnie w kategoriach albo stężenia gazu uzyskanego przy jego normalnym atmosferycznym ciśnieniu cząstkowym (tak jak zrobiliśmy dla N2 powyżej) lub w stężeniu uzyskanym, jeśli gaz nad roztworem jest tylko czystym gazem będącym przedmiotem zainteresowania pod ciśnieniem równym do jednej atmosfery (atm).
Stosowane jest ciśnienie 1 atm, ponieważ jest to normalne ciśnienie atmosferyczne na poziomie morza.
Tabela 2. Stężenie równowagowe (nasycenie) niektórych typowych gazów atmosferycznych w wodzie pod ciśnieniem cząstkowym jednego atm.
| Gaz | Stała Henryka (KH) o 25 °C. (Latm/mol) | Stężenie w wodzie a | |
| mmol/L | mg/L | ||
| Azot (N2) | 1639.34 | 0.61 | 17.10 |
| Tlen (O2) | 769.23 | 1.30 | 41.60 |
| *Dwutlenek węgla (CO2) | 29.41 | 34.00 | 1496.43 |
| Neon (Ne) | 2222.22 | 0.45 | 9.10 |
| Hel (On) | 2702.70 | 0.37 | 1.50 |
| Wodór (H2) | 1282.05 | 0.78 | 1.57 |
Wszystkie obliczenia są wykonywane przy 1 atm czystego gazu
* Gatunek ten po rozpuszczeniu w wodzie uczestniczy w reakcjach kwasowo-zasadowych (tj. CO2 +H2O =>H2CO3) i jako taki nie jest gazem doskonałym i odbiega od prawa Henry'ego
Wartości w tabeli 2 obliczono stosując prawo Henry'ego. Na przykład stężenie wodoru gazowego (H2) przy użyciu prawa Henry'ego uzyskano dzieląc P (w tym przypadku 1 atm) przez KH, aby uzyskać stężenie (C).
Tabela 1 pokazuje, że KH dla gazowego wodoru wynosi 1282,05. To daje nam 7,8 x 10-4 M lub 0,78 mmol/L. Przeliczając molarność na miligramy na litr otrzymujemy 1,57 mg/L H2 (aq) lub około 1,6 ppm.
Oznacza to, że w nasyconym roztworze (ciśnienie czystego H2 przy 1 atm) jest prawie dwa miliony razy więcej cząsteczek wodoru w porównaniu z tym, co normalnie znajduje się w wodzie.
ŻYWOTNOŚĆ H2 W ROZTWORZE
Podobnie jak otwieranie puszki sody, gdy tylko woda H2 zostanie wystawiona na działanie normalnych gazów i ciśnienia atmosferycznego, stężenie H2 zmniejsza się, aż znajdzie się w równowadze z ciśnieniem cząstkowym H2 w atmosferze, co oznacza stężenie 8,67 x 10-7 mg/l.
Ponieważ wodór jest najmniejszą cząsteczką we wszechświecie, będzie mógł również dyfundować przez wszystkie plastikowe i wiele innych pojemników. Dlatego wodór ma największą szybkość efuzji spośród wszystkich gazów.
Na szybkość wydzielania i rozpraszania H2 z wody bezpośrednio wpływa przede wszystkim temperatura, mieszanie i powierzchnia. Otwarty pojemnik o pojemności 500 ml z rozpuszczonym wodorem ma okres półtrwania około dwóch godzin.
Dlatego też, jeśli pozostawi się je na otwartej przestrzeni, bez turbulencji w temperaturze pokojowej, przy początkowym stężeniu H2 wynoszącym 1,6 mg/L, stężenie prawdopodobnie wyniesie około 0,8 mg/L po dwóch godzinach. Jednak tempo rozpraszania nie jest dokładnie liniowe.
Dolna linia
W rzeczywistości, gdy inne gazy (tlen, azot itp.) są zawarte w wodzie, maksymalne stężenie wodoru w wodzie ulega zmniejszeniu.
W tym przypadku maksymalne stężenie wodoru wynosi nieco ponad 1000 ppb (1 ppm).
Podsumowując, wszystkie produkty, które wprowadzają 1600 ppb lub więcej wśród wody wodorowej lub maszyn do wody wodorowej do picia, są fałszywymi produktami.
Polski 
English 
Español 
简体中文 
العربية 
हिन्दी 
Deutsch 
Français 
Italiano 
Português 
Nederlands 
Čeština 
Svenska 
Русский 
Türkçe 
한국어 
日本語 
Bahasa Indonesia 
ไทย 
Tiếng Việt