Nồng độ HYDRO TRONG NƯỚC
Nồng độ khí hydro (H2) trong nước thường được báo cáo theo nồng độ mol (mol/lít (M) hoặc milimol/L mM), phần triệu (ppm), phần tỷ (ppb) hoặc miligam trên lít (mg/ L). Ở nồng độ loãng, 1 ppm tương đương với 1 mg/L và chúng thường được sử dụng thay thế cho nhau.
Khối lượng mol của phân tử hydro là khoảng 2 mg/millimol và do đó 1 mg tương đương với 0,5 mol nên 1000 ppb = 1 ppm = 1 mg/L = 0,5 mM.
Nồng độ khí hydro (H2) trong nước thông thường (ví dụ: nước máy, nước đóng chai, nước lọc, v.v.) vào khoảng 8,65 x 10-7 mg/L. Nói cách khác, có ít hơn một phần tám triệu mg H2.
Do đó, không có giá trị điều trị của H2 ở nồng độ thấp như vậy trong nước lọc bình thường. Các nghiên cứu sử dụng khí hiđro hòa tan trong nước nằm trong khoảng từ 0,5 mg/L đến 1,6+ mg/L, với hầu hết các nghiên cứu sử dụng nồng độ gần 1,6 mg/L (1,6 phần triệu hoặc 0,8 mM).
Trong tài liệu khoa học, nồng độ 1,6 mg/L (1,6 ppm hoặc 0,8 mM) được coi là nồng độ ở mức “bão hòa”.
Bởi vì đó là nồng độ sẽ như thế nào nếu chỉ có khí hydro với áp suất bằng với áp suất ở mực nước biển, là 760 mm-thủy ngân (760 torr, 101,325 kPa, 1,01325 Barr, hoặc 14,69595 psi,) cũng bằng một khí quyển (atm).
Dưới đây là giải thích về khả năng hòa tan của các loại khí khác nhau trong nước, sau đó tập trung vào khả năng hòa tan của hydro phân tử.
ĐỘ TAN CỦA KHÍ TRONG NƯỚC
Lượng khí hòa tan trong nước chủ yếu phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độ. Theo định luật Henry, nồng độ của bất kỳ khí nào trong nước tỷ lệ thuận với áp suất riêng phần của khí đó trên mặt nước.
Điều này có nghĩa là nếu áp suất của khí đó tăng lên, thì lượng khí đó hòa tan trong nước cũng tăng lên. Đây là cách các công ty sản xuất đồ uống có ga; chúng làm tăng áp suất của carbon dioxide (CO2), dẫn đến nhiều khí hơn được hòa tan trong nước giải khát.
Độ hòa tan của chất khí trong nước cũng phụ thuộc vào tính chất vật lý/hóa học nội tại của chất khí (ví dụ: tính phân cực, kích thước, tính kỵ nước, v.v.).
Do đó, mỗi chất khí có một hằng số hòa tan khác nhau. Chúng tôi gọi những hằng số khí hòa tan này là “hằng số Henry” (KH), được xác định bằng thực nghiệm ở áp suất và nhiệt độ cụ thể. Nồng độ của bất kỳ loại khí nào có thể dễ dàng được tính bằng cách sử dụng dạng sau của Định luật Henry:
C=P/kh
trong đó C đại diện cho nồng độ của khí hòa tan (mol/L), KH là hằng số đặc trưng của khí cụ thể (Latm/mol) và P đại diện cho áp suất riêng phần của khí cụ thể trên dung dịch (atm).
Bảng 1 cho thấy nồng độ của các loại khí trong khí quyển khác nhau trong nước ở SATP (Nhiệt độ và áp suất môi trường tiêu chuẩn), được tính bằng cách sử dụng định luật Henry.
Bảng 1. Nồng độ cân bằng (độ bão hòa) của một số khí phổ biến trong khí quyển trong nước ở áp suất riêng phần khí quyển tương ứng tự nhiên của chúng.
| Khí ga | Thành phần khí trong Khí quyển (%) | Hằng số Henry (Kh) ở tuổi 25 °C. (L*atm/mol) | Nồng độ bình thường trong nước | |
| (mmol/L) | (mg/L) | |||
| Nitơ (N2) | 78.08 | 1639.34 | 0.48 | 13.34 |
| Oxy (O2) | 20.95 | 769.23 | 0.27 | 8.71 |
| * Cacbon điôxít (CO2) | 3,97×10-2 | 29.41 | 1,35×10-9 | 5,94×10-8 |
| Neon (Nê) | 1,82 x 10-3 | 2222.22 | 8,18×10-3 | 0.17 |
| Heli (Anh) | 5,24×10-4 | 2702.70 | 1,94×10-6 | 7,76×10-6 |
| Hydro (H2) | 5,50 x 10-5 | 1282.05 | 4,29×10-7 | 8,65×10-7 |
BÃO HÒA
Độ bão hòa của khí trong nước được định nghĩa là khi áp suất của khí trên dung dịch bằng (tức là ở trạng thái cân bằng với) áp suất của khí trong dung dịch. Do đó độ bão hòa phụ thuộc vào áp suất riêng phần của khí quan tâm.
Ví dụ: nếu bạn đặt một cốc nước tinh khiết hoàn toàn không có khí hòa tan trong đó trên quầy và để yên, thì các khí trong khí quyển (ví dụ: oxy, nitơ, carbon dioxide, v.v.) sẽ bắt đầu hòa tan vào nước cho đến khi lượng khí đi vào nước bằng lượng khí bay ra khỏi nước.
Nguyên tắc này cũng giải thích tại sao nước ngọt có ga cuối cùng lại “đi ngang”. Khi mở hộp, khí carbon dioxide (CO2) hòa tan sẽ ngay lập tức bắt đầu thoát ra khỏi đồ uống cho đến khi áp suất của CO2 trong đồ uống có ga bằng với áp suất của CO2 trong khí quyển.
Độ bão hòa thường được nói đến dưới dạng nồng độ khí thu được ở áp suất riêng phần khí quyển bình thường của nó (giống như chúng ta đã làm với N2 ở trên) hoặc ở nồng độ thu được nếu khí phía trên dung dịch chỉ là khí tinh khiết quan tâm ở áp suất bằng thành một bầu khí quyển (atm).
Áp suất 1 atm được sử dụng vì đó là áp suất khí quyển bình thường ở mực nước biển.
Định nghĩa sau về độ bão hòa này là cách trang web MHF này và nhiều bài báo khoa học sử dụng thuật ngữ này. Điều quan trọng cần lưu ý khi thảo luận về liều lượng và nồng độ về tỷ lệ phần trăm bão hòa hoặc quá bão hòa.
Bảng 2 cho thấy nồng độ của các khí hòa tan ở mức bão hòa nếu áp suất khí quyển của chúng là một atm (tại SATP).
Độ bão hòa thường được nói đến dưới dạng nồng độ khí thu được ở áp suất riêng phần khí quyển bình thường của nó (giống như chúng ta đã làm với N2 ở trên) hoặc ở nồng độ thu được nếu khí phía trên dung dịch chỉ là khí tinh khiết quan tâm ở áp suất bằng thành một bầu khí quyển (atm).
Áp suất 1 atm được sử dụng vì đó là áp suất khí quyển bình thường ở mực nước biển.
Ban 2. Nồng độ cân bằng (độ bão hòa) của một số khí phổ biến trong khí quyển trong nước ở áp suất riêng phần là một atm.
| Khí ga | Hằng số Henry (Kh) ở tuổi 25 °C. (Latm/mol) | Nồng độ trong nước một | |
| mmol/L | mg/L | ||
| Nitơ (N2) | 1639.34 | 0.61 | 17.10 |
| Oxy (O2) | 769.23 | 1.30 | 41.60 |
| * Khí cacbonic (CO2) | 29.41 | 34.00 | 1496.43 |
| Neon (Nê) | 2222.22 | 0.45 | 9.10 |
| Heli (Anh) | 2702.70 | 0.37 | 1.50 |
| Hydro (H2) | 1282.05 | 0.78 | 1.57 |
Tất cả các tính toán được thực hiện ở 1 atm của khí nguyên chất
* Khí này tham gia phản ứng axit-bazơ khi tan trong nước (tức là CO2 +H2O =>H2CO3) nên không phải là khí lý tưởng và sai với định luật Henry
Các giá trị trong Bảng 2 được tính bằng định luật Henry. Ví dụ, nồng độ của khí hydro (H2) sử dụng định luật Henry thu được bằng cách chia P (trong trường hợp này là 1 atm) cho KH để có được nồng độ (C).
Bảng 1 cho thấy KH của khí hydro là 1282,05. Điều này mang lại cho chúng tôi 7,8 x 10-4 M hoặc 0,78 mmol/L. Bằng cách chuyển đổi nồng độ mol thành miligam trên lít, chúng tôi nhận được 1,57 mg/L H2 (aq) hoặc khoảng 1,6 ppm.
Điều này có nghĩa là có gần hai triệu lần phân tử hydro trong dung dịch bão hòa (áp suất của H2 nguyên chất ở 1 atm) so với những gì thường thấy trong nước.
CHIỀU NỬA H2 TRONG DUNG DỊCH
Giống như mở một lon nước ngọt, ngay khi nước H2 tiếp xúc với khí và áp suất bình thường trong khí quyển, nồng độ H2 giảm cho đến khi nó cân bằng với áp suất riêng phần của H2 trong khí quyển, sẽ là nồng độ 8,67 x 10-7 mg/L.
Vì khí hydro là phân tử nhỏ nhất trong vũ trụ nên nó cũng có thể khuếch tán qua tất cả các loại nhựa và nhiều vật chứa khác. Do đó, hydro có tốc độ tràn cao nhất trong tất cả các loại khí.
Tốc độ giải phóng và phân tán H2 khỏi nước bị ảnh hưởng trực tiếp chủ yếu bởi nhiệt độ, sự khuấy trộn và diện tích bề mặt. Một bình chứa nước hydro hòa tan 500 mL đã mở có chu kỳ bán rã khoảng hai giờ.
Do đó, nếu để ngoài trời không có nhiễu loạn ở nhiệt độ phòng với nồng độ H2 ban đầu là 1,6 mg/L, nồng độ này có thể sẽ vào khoảng 0,8 mg/L sau hai giờ. Tuy nhiên, tỷ lệ tiêu tán không chính xác tuyến tính.
Điểm mấu chốt
Trong thực tế, khi đưa các loại khí khác (oxy, nitơ, v.v.) vào nước, nồng độ tối đa của hydro trong nước sẽ giảm.
Trong trường hợp này, nồng độ hydro tối đa là hơn 1000 ppb (1 ppm) một chút.
Tóm lại, tất cả các sản phẩm giới thiệu 1600ppb hoặc cao hơn trong nước hydro hoặc máy tạo nước hydro để uống đều là sản phẩm giả.
Tiếng Việt 
English 
Español 
简体中文 
العربية 
हिन्दी 
Deutsch 
Français 
Italiano 
Português 
Nederlands 
Polski 
Čeština 
Svenska 
Русский 
Türkçe 
한국어 
日本語 
Bahasa Indonesia 
ไทย