КОНЦЕНТРАЦИЯ ВОДОРОДА В ВОДЕ
Концентрация газообразного водорода (H2) в воде часто указывается в молярных единицах (моль/литр (М) или милимоль/л·мМ), частях на миллион (ppm), частях на миллиард (ppb) или миллиграммах на литр (мг/мл). л). В разбавленных концентрациях 1 ppm примерно соответствует 1 мг/л, и они часто используются взаимозаменяемо.
Молярная масса молекулярного водорода составляет около 2 мг/мл, поэтому 1 мг примерно равен 0,5 моля, поэтому 1000 частей на миллиард = 1 часть на миллион = 1 мг/л = 0,5 мМ.
Концентрация газообразного водорода (H2) в обычной воде (например, водопроводной, бутилированной, фильтрованной и т. д.) составляет примерно 8,65 x 10–7 мг/л. Другими словами, Н2 меньше одной восьмимиллионной мг.
Таким образом, терапевтическая ценность H2 в такой низкой концентрации в обычной фильтрованной воде отсутствует. Исследования с использованием водород растворенный в воде варьироваться от 0,5 мг/л до 1,6+ мг/л, при этом в большинстве исследований использовалась концентрация, близкая к 1,6 мг/л (1,6 частей на миллион или 0,8 мМ).
В научной литературе концентрация 1,6 мг/л (1,6 ppm или 0,8 мМ) считается концентрацией при «насыщении».
Потому что именно такой была бы концентрация, если бы присутствовал только газообразный водород с давлением, равным давлению на уровне моря, которое составляет 760 мм ртутного столба (760 торр, 101,325 кПа, 1,01325 барр или 14,69595 фунтов на квадратный дюйм), что также равно единице. атмосфера (атм).
Ниже приводится объяснение растворимости различных газов в воде, после чего основное внимание уделяется растворимости молекулярного водорода.
РАСТВОРИМОСТЬ ГАЗА В ВОДЕ
Количество газа, растворенного в воде, в первую очередь зависит от давления и температуры. Согласно закону Генри, концентрация любого газа в воде прямо пропорциональна парциальному давлению этого газа над водой.
Это означает, что если давление этого газа увеличивается, то количество этого газа, растворенного в воде, также увеличивается. Так компании производят газированные напитки; они повышают давление углекислого газа (CO2), в результате чего в напитке растворяется больше газа.
Растворимость газа в воде также зависит от внутренних химических/физических свойств газа (например, поляризуемости, размера, гидрофобности и т.д.).
Следовательно, каждый газ имеет разную константу растворимости. Мы называем эти газовые константы растворимости «константами Генри» (KH), которые определяются экспериментально при определенных давлениях и температурах. Концентрацию любого газа можно легко рассчитать, используя следующую форму закона Генри:
С= П/КЧАС
где C представляет собой концентрацию растворенного газа (моль/л), KH представляет собой постоянную характеристику конкретного газа (лат/моль), а P представляет собой парциальное давление конкретного газа над раствором (атм).
В таблице 1 показана концентрация различных атмосферных газов в воде при SATP (стандартная температура и давление окружающей среды), которая была рассчитана с использованием закона Генри.
Таблица 1. Равновесная концентрация (насыщенность) некоторых обычных атмосферных газов в воде при соответствующих им естественных атмосферных парциальных давлениях.
| Газ | Состав газа в атмосфере (%) | Константа Генри (KЧАС) в 25 °С. (Л*атм/моль) | Концентрация в норме в воде | |
| (ммоль/л) | (мг/л) | |||
| Азот (Н2) | 78.08 | 1639.34 | 0.48 | 13.34 |
| Кислород (О2) | 20.95 | 769.23 | 0.27 | 8.71 |
| *Двуокись углерода (СО2) | 3,97×10-2 | 29.41 | 1,35×10-9 | 5,94×10-8 |
| Неон (Не) | 1,82 х 10-3 | 2222.22 | 8,18×10-3 | 0.17 |
| Гелий (Он) | 5,24×10-4 | 2702.70 | 1,94×10-6 | 7,76×10-6 |
| Водород (Н2) | 5,50 х 10-5 | 1282.05 | 4,29×10-7 | 8,65×10-7 |
НАСЫЩЕННОСТЬ
Насыщение газа водой определяется как когда давление газа над раствором равно (т.е. находится в равновесии) с давлением газа в растворе. Поэтому насыщение зависит от парциального давления интересующего газа.
Например, если поставить на прилавок стакан с чистой водой, в которой абсолютно не растворены газы, и дать ему настояться, то атмосферные газы (например, кислород, азот, углекислый газ и т. д.) начнут растворяться в воде до тех пор, пока количество газа, поступающего в воду, равно количеству газа, выходящего из воды.
Этот принцип также объясняет, почему газированные напитки в конечном итоге становятся «плохими». При открытии контейнера растворенный диоксид углерода (СО2) немедленно начнет выходить из напитка до тех пор, пока давление СО2 в газированном напитке не сравняется с давлением СО2 в атмосфере.
О насыщении обычно говорят либо с точки зрения концентрации газа, полученной при его нормальном атмосферном парциальном давлении (как мы сделали для N2 выше), либо с точки зрения концентрации, полученной, если газ над раствором представляет собой только интересующий чистый газ при давлении, равном до одной атмосферы (атм).
Используется давление 1 атм, поскольку это нормальное атмосферное давление на уровне моря.
Это последнее определение насыщения - это то, как этот термин используется на этом веб-сайте MHF и во многих научных статьях. Это важно иметь в виду при обсуждении дозировки и концентрации с точки зрения процента насыщения или перенасыщения.
В табл. 2 приведены концентрации растворенных газов при насыщении, если их атмосферное давление равно 1 атм (при САТР).
О насыщении обычно говорят либо с точки зрения концентрации газа, полученной при его нормальном атмосферном парциальном давлении (как мы сделали для N2 выше), либо с точки зрения концентрации, полученной, если газ над раствором представляет собой только интересующий чистый газ при давлении, равном до одной атмосферы (атм).
Используется давление 1 атм, поскольку это нормальное атмосферное давление на уровне моря.
Таблица 2. Равновесная концентрация (насыщение) некоторых обычных атмосферных газов в воде при парциальном давлении в один атм.
| Газ | Константа Генри (KЧАС) в 25 °С. (Латм/моль) | Концентрация в воде а | |
| ммоль/л | мг/л | ||
| Азот (Н2) | 1639.34 | 0.61 | 17.10 |
| Кислород (О2) | 769.23 | 1.30 | 41.60 |
| * Углекислый газ (СО2) | 29.41 | 34.00 | 1496.43 |
| Неон (Не) | 2222.22 | 0.45 | 9.10 |
| Гелий (Он) | 2702.70 | 0.37 | 1.50 |
| Водород (Н2) | 1282.05 | 0.78 | 1.57 |
Все расчеты сделаны на 1 атм чистого газа
* Этот газ участвует в кислотно-щелочных реакциях при растворении в воде (т. е. CO2 + H2O => H2CO3), поэтому он не является идеальным газом и не соответствует закону Генри.
Значения в таблице 2 были рассчитаны с использованием закона Генри. Например, концентрация газообразного водорода (H2) по закону Генри была получена путем деления P (которое в данном случае равно 1 атм) на KH, чтобы получить концентрацию (C).
Таблица 1 показывает, что KH для газообразного водорода составляет 1282,05. Это дает нам 7,8 x 10-4 M или 0,78 ммоль/л. Преобразовывая молярность в миллиграммы на литр, мы получаем 1,57 мг/л H2 (водн.) или около 1,6 частей на миллион.
Это означает, что в насыщенном растворе (давление чистого H2 при 1 атм) молекул водорода почти в два миллиона раз больше, чем в воде.
Период полураспада H2 в растворе
Подобно открытию банки содовой, как только вода H2 подвергается воздействию нормальных атмосферных газов и давления, концентрация H2 уменьшается до тех пор, пока она не уравновесится с парциальным давлением H2 в атмосфере, что будет концентрацией 8,67 x 10-7 мг/л.
Поскольку газообразный водород является самой маленькой молекулой во Вселенной, он также сможет диффундировать через все пластиковые и многие другие контейнеры. Следовательно, водород имеет самую высокую скорость истечения из всех газов.
Скорость выделения и диссипации H2 из воды напрямую зависит в первую очередь от температуры, перемешивания и площади поверхности. Открытый контейнер объемом 500 мл с растворенной водородной водой имеет период полураспада около двух часов.
Поэтому, если оставить его на открытом воздухе без турбулентности при комнатной температуре с начальной концентрацией H2 1,6 мг/л, через два часа концентрация, вероятно, составит около 0,8 мг/л. Однако скорость диссипации не является строго линейной.
Нижняя линия
В действительности при включении в воду других газов (кислорода, азота и др.) максимальная концентрация водорода в воде снижается.
В этом случае максимальная концентрация водорода составляет немногим более 1000 частей на миллиард (1 часть на миллион).
В заключение, все продукты, которые содержат 1600 частей на миллиард или выше среди водородной воды или машин с водородной водой для питья, являются ложными продуктами.
Русский 
English 
Español 
简体中文 
العربية 
हिन्दी 
Deutsch 
Français 
Italiano 
Português 
Nederlands 
Polski 
Čeština 
Svenska 
Türkçe 
한국어 
日本語 
Bahasa Indonesia 
ไทย 
Tiếng Việt