Колко водород всъщност има в чаша водородна вода?
Ако вече знаете стойността в ppb за бутилката си, най-прекият начин да отговорите на въпроса „колко водород“ е да превърнете тази концентрация в реално количество, защото стойността в ppb сама по себе си е съотношение, а не количество, и една и съща концентрация, налята в два различни обема, дава два различни общи резултата. Една порция от 300 мл от бутилката Hydrion Core при номиналните 5 000 ppb съдържа около 1,5 милиграма разтворен водород (H2), а по-долу ще разгледаме откъде идва тази стойност, как да направите същото преобразуване по техническите характеристики на всеки продукт и как дозата за пиене се съпоставя по маса с газа, който отделя машината за вдишване.
- Стойността за концентрация, независимо дали е в ppb или ppm, става количество водород едва след като я умножите по обема, който действително изпивате. Затова сравняването само по ppb може да подведе, когато размерът на порцията е различен.
- За преобразуване на ppb в милиграми е достатъчна проста зависимост: тъй като плътността на водата е близка до 1 килограм на литър, 1 ppb разтворен газ се равнява на около 1 микрограм на литър.
- За да стигнете оттам до броя молекули, са нужни още две константи — моларната маса на H2 и числото на Авогадро. Това най-вече показва как една малка маса съответства на огромен брой отделни молекули.
- Разтвореният водород има физическа горна граница, определена от разтворимостта му във вода. Затова по-високите стойности за прясно приготвена бутилка описват временно състояние след електролиза, а не концентрация, която водата поддържа за неопределено време.
Защо стойността в PPB не ви казва колко водород получавате
Частите на милиард и частите на милион описват съотношението между масата на водорода и масата на водата. Това означава, че стойността показва колко концентрирана е водата, но сама по себе си не казва нищо за общото количество водород, което ще изпиете. Два продукта Hydrion добре илюстрират това: номиналната стойност за Core е до 5 000 ppb при цикъл от 300 мл, докато Pulse достига до 8 000 ppb, но побира само 280 мл. По-високата стойност в ppb при по-малка бутилка не означава автоматично, че получавате повече водород. Единственият начин да разберете е да включите обема в изчислението — точно това правим в следващия раздел.
От PPB до милиграми: прякото преобразуване
Преобразуването се основава на един факт за водата: плътността ѝ е близка до 1 килограм на литър. Затова концентрацията, измерена в части на милиард по маса, почти точно съответства на микрограми на литър (източник: Wikipedia, нотация за части на милиард). Следователно, когато умножите номиналната стойност в ppb за даден продукт по обема, който изпивате, изразен в литри, получавате директно масата на разтворения водород. Същото изчисление важи за всеки продукт Hydrion за пиене, щом знаете номиналната му стойност в ppb и обема на порцията.
Core: 300 мл при 5 000 ppb
Умножението на 5 000 микрограма на литър по 0,3 литра дава 1 500 микрограма, или около 1,5 mg разтворен H2 в пълна бутилка от 300 мл при номиналната ѝ концентрация.
Pulse: 280 мл при до 8 000 ppb
Цикълът на бутилката Pulse от 280 мл при максималната стойност от 8 000 ppb в 10-минутен режим дава около 2,2 mg, докато по-бързият 5-минутен режим с номинална стойност около 4 000 ppb осигурява близо 1,1 mg от същите 280 мл. По-краткият цикъл не е просто по-слаб вариант със същото количество — той наистина съдържа около наполовина по-малко разтворен водород и изисква приблизително наполовина по-малко време.
NOVA: 2 л при до 3 000 ppb
Тъй като кана NOVA побира цели 2 литра, нейният 20-минутен цикъл при стойност до 3 000 ppb дава около 6 mg за цялата кана, а по-бързият 10-минутен вариант с номинална стойност около 2 000 ppb осигурява около 4 mg в същите 2 литра. По-големият обем има значение: макар номиналната стойност в ppb за NOVA да е по-ниска от тази за Core или Pulse, общата маса във всяка кана е по-висока, защото просто има повече вода, която съдържа разтворения газ.
Таблетки H2: 8 ppm в 500 мл
Номиналната стойност за таблетка Hydrion H2 е 8 ppm — същото като 8 000 ppb, когато таблетката се разтвори в 500 мл вода. При същото изчисление 8 000 микрограма на литър по 0,5 литра дават около 4 mg разтворен водород в чаша, след като таблетката се разтвори напълно.
| Продукт | Обем | Номинална стойност в ppb | Приблизително количество разтворен H2 |
|---|---|---|---|
| Бутилка Core | 300 мл | 5 000 | ~1,5 mg |
| Бутилка Pulse (10-минутен режим) | 280 мл | 8 000 | ~2,2 mg |
| Бутилка Pulse (5-минутен режим) | 280 мл | 4 000 | ~1,1 mg |
| Кана NOVA (20-минутен цикъл) | 2 000 мл | 3 000 | ~6 mg |
| Кана NOVA (10-минутен цикъл) | 2 000 мл | 2 000 | ~4 mg |
| Таблетка H2 | 500 мл | 8 000 (8 ppm) | ~4 mg |
Когато изчислите количеството в милиграми за обема, който действително изпивате, получавате стойност със същото значение, независимо от това дали идва от бутилка, кана или таблетка. Това е по-честна основа за сравнение, отколкото да съпоставяте стойности в ppb, измерени при различни размери на порциите.
От милиграми до молекули: колко молекули H2 са това?
За да преобразувате стойност в милиграми в брой молекули, са нужни още две константи: моларната маса на водородния газ, около 2,016 грама на мол (източник: NIST Chemistry WebBook), и числото на Авогадро — около 6,022 × 10^23 молекули на мол (източник: NIST CODATA). Моларната маса преобразува масата в брой молове, а числото на Авогадро преобразува моловете в действителен брой молекули. Затова двете стъпки се извършват последователно.
Ако приложим това към приблизително 1,5 mg в една бутилка Core: като разделим 1,5 mg на 2,016 g на мол, получаваме около 0,00074 мола H2, а умножението на тази стойност по числото на Авогадро дава приблизително 4,5 × 10^20 молекули, или около 450 квинтилиона. Това е едно и също физическо количество, описано по два начина: веднъж с единица, достатъчно малка, за да го измерите с кухненска везна, и веднъж с единица, създадена за броене на отделни частици. Големината на второто число отразява колко малка е една водородна молекула, а не промяна в действителното количество водород в бутилката.
Научете повече за това какво представлява тази молекула и защо малкият ѝ размер има значение за движението ѝ във вода в това обяснение за молекулярния водород. Този раздел разглежда само преобразуването между мерни единици: той не казва нищо за това колко от тези молекули достигат до определена тъкан или се използват от организма — отделен въпрос, на който самите изчисления не могат да отговорят.
Горната граница: защо PPB не може да нараства неограничено
Разтворимостта на водорода във вода има физическа граница. Константата на Хенри за водородния газ показва, че тази равновесна горна граница за вода, оставена в контакт с водороден газ при налягане около 1 атмосфера и стайна температура, е приблизително 1,6 mg на литър, или около 1 600 ppb (източник: NIST Chemistry WebBook, данни за закона на Хенри). Тази стойност описва вода в равновесие с газа над нея — при концентрация, която се установява според физичните условия и остава такава, докато условията не се променят.
Стойностите от 5 000 до 8 000 ppb за Core, Pulse и таблетките H2 са значително над тази равновесна граница. Причината е времето, а не противоречие с физичните закони: електролизата създава временно свръхнаситено състояние в затворена бутилка, поддържано от малко вътрешно налягане в затворения съд. След като капачката се отвори и налягането спадне, разтвореният водород започва да се връща към равновесното ниво от около 1 600 ppb. Ето защо стойността в ppb на етикета всъщност е начална стойност, а не концентрация, която водата поддържа за неопределено време. За повече информация колко бързо протича това понижение след отваряне на бутилката вижте тази статия за това колко дълго водородът остава във водата.
Нищо от това не означава, че посочената на етикета стойност в ppb е неточна — прясно приготвената бутилка действително започва с номиналната си концентрация. Важният практически детайл е колко скоро след приготвянето я изпивате, тъй като именно това определя каква част от посочената стойност все още е разтворена, когато водата стигне до вас. За да проверите действителната концентрация в бутилката, вместо да разчитате на номиналната стойност в спецификацията, вижте това ръководство за измервателни уреди за разтворен водород. За да видите как стойността в ppb нараства минута по минута в рамките на един цикъл, прочетете тази статия за времето на производство.
Съпоставка на дозата за пиене с отделяното от машина за вдишване количество
Машините за вдишване отчитат отделяния водород като дебит на газ, в милилитри газ в минута. Това е различен вид измерване от концентрацията на разтворен газ, затова двете стойности трябва първо да се преобразуват към една и съща основа — милиграми H2 — за да могат да се сравняват. Обяснението за ppb и ppm разглежда концентрацията; при газа се използва зависимостта на идеалния газ между налягането, обема и температурата му, основана на универсалната газова константа (източник: NIST CODATA).
Ако приемем, че газът е приблизително със стайна температура и атмосферно налягане — стандартните условия, при които се посочва дебит на газ — 1 мол водороден газ заема около 24,5 литра. Така дадена стойност в милилитри в минута може да се преобразува в молове в минута, а след това, като се приложи моларната маса на водорода, и в милиграми в минута.
В техническите характеристики на Hydrion Zenith са посочени седем стойности за дебита. Две от тях — 300 мл/мин и 600 мл/мин — са описани конкретно като чист водород с обявена чистота 99,99%. Изчисленията за тези две настройки дават приблизително 24,7 mg водороден газ в минута за по-ниската и около 49,4 mg в минута за по-високата от двете настройки за чист водород. При останалите настройки, от 450 до 1 800 мл/мин, газът е смесен с кислород, а продуктовата страница не посочва каква част от общия дебит е водород. Затова наличната информация не е достатъчна, за да преобразуваме конкретно тези настройки в маса на водорода, и в тази статия не правим предположения.
Ако ги съпоставим с приблизително 1,5 mg в бутилка Core от 300 мл, при по-ниската настройка за чист водород машината за вдишване подава сравнима маса водороден газ за по-малко от четири секунди, а при по-високата от двете настройки за чист водород — за по-малко от две. Тази разлика се дължи на плътността на газа: в даден обем чист водороден газ има много по-голяма маса H2, отколкото в същия обем вода, съдържаща няколко хиляди части на милиард разтворен газ. Това е факт за плътността, а не твърдение кой начин осигурява по-голямо количество водород, което организмът използва. При пиене водородът преминава през храносмилателния тракт, а при вдишване — през белите дробове. Съпоставянето на милиграмите на хартия не казва нищо за това колко водород се усвоява по единия или другия начин или как двата начина се сравняват физиологично. Сравнението на масата и сравнението на ползите са два различни въпроса, а тук е даден отговор само на първия.
Направете изчисленията сами
За цялото преобразуване са нужни само две стойности, които можете да намерите в техническите характеристики на почти всеки продукт: номиналната стойност в ppb (или ppm) и обемът, който действително изпивате. Умножете стойността в ppb по обема в литри, за да получите микрограми, разделете на 1 000, за да получите милиграми, и ще разполагате със стойност, която има същото значение независимо дали идва от бутилка, кана или таблетка. Моларната маса и числото на Авогадро са нужни само ако искате да направите следващата стъпка и да изразите същото количество като брой молекули.
Полезно е да сравнявате милиграмите, а не ppb, когато съпоставяте основната стойност на един продукт с тази на друг. Бутилка с по-ниска номинална стойност в ppb, но с по-голяма порция, може да осигури повече общо водород от по-малка бутилка с по-впечатляваща стойност — и също толкова често важи и обратното. Именно в този капан попада сравнението само по ppb. Разгледайте пълната гама продукти Hydrion за пиене в колекцията с водородна вода или посетете продуктовата страница на бутилката Hydrion Core, където наред с изчислените тук стойности са посочени времетраенето на цикъла и вместимостта. За още анализи на техническите характеристики в този тематичен раздел разгледайте блога Новини и останалите статии от поредицата „Технически характеристики и принцип на работа“.