Kolik vodíku je vlastně ve sklenici vodíkové vody? (mg a molekuly)

Pokud už znáte hodnotu PPB uvedenou u své láhve, nejpřímější způsob, jak zjistit, „kolik vodíku“ obsahuje, je převést tuto koncentraci na skutečné množství, protože samotná hodnota PPB je poměr, nikoli množství, a stejná koncentrace ve dvou různých objemech znamená dvě různá celková množství. Porce o objemu 300 ml z láhve Hydrion Core Láhev na vodíkovou vodu s deklarovanou hodnotou 5 000 PPB obsahuje přibližně 1,5 miligramu rozpuštěného vodíku (H2). Níže se dozvíte, odkud toto číslo pochází, jak stejný převod provést podle specifikací libovolného produktu a jak se dávka vypitá ve vodě hmotnostně srovnává s plynem produkovaným inhalačním přístrojem.

• Koncentrace, ať už udávaná v PPB, nebo PPM, se na množství vodíku převede teprve po vynásobení skutečně vypitým objemem. Srovnání produktů pouze podle PPB proto může být zavádějící, pokud se liší velikostí porce.
• Převod PPB na miligramy vychází z jednoduchého vztahu: protože hustota vody se blíží 1 kilogramu na litr, 1 PPB rozpuštěného plynu odpovídá přibližně 1 mikrogramu na litr.
• K výpočtu počtu molekul jsou pak potřeba ještě dvě konstanty: molární hmotnost H2 a Avogadrova konstanta. Výpočet především ukazuje, jak nepatrná hmotnost odpovídá ohromnému počtu jednotlivých molekul.
• Rozpuštěný vodík má fyzikální strop daný svou rozpustností ve vodě. Vyšší hodnoty u čerstvě připravené vody v láhvi proto popisují dočasný stav po elektrolýze, nikoli koncentraci, kterou si voda udrží neomezeně dlouho.

Proč vám hodnota PPB neřekne, kolik vodíku přijímáte

Části na miliardu a části na milion vyjadřují poměr hmotnosti vodíku k hmotnosti vody. Číslo tedy říká, jak koncentrovaná voda je, samo o sobě však nic nevypovídá o celkovém množství vodíku, které vypijete. Dva produkty Hydrion to dobře ilustrují: u láhve Core je pro cyklus o objemu 300 ml uvedena hodnota až 5 000 PPB, zatímco Pulse dosahuje až 8 000 PPB, ale pojme jen 280 ml. Vyšší hodnota PPB v menší láhvi automaticky neznamená, že dodá více vodíku. To lze zjistit jedině tak, že do výpočtu zahrnete objem, čemuž se věnuje následující část.

Převod z PPB na miligramy

Převod vychází z jedné vlastnosti vody: její hustota se blíží 1 kilogramu na litr, takže koncentrace vyjádřená v hmotnostních částech na miliardu téměř přesně odpovídá mikrogramům na litr (zdroj: Wikipedia, zápis částí na miliardu). Vynásobením deklarované hodnoty PPB objemem, který vypijete, vyjádřeným v litrech, proto přímo získáte hmotnost rozpuštěného vodíku. Stejný výpočet funguje pro všechny formy vodíkové vody Hydrion, jakmile znáte jejich deklarovanou hodnotu PPB a objem porce.

Core: 300 ml při 5 000 PPB

Vynásobením 5 000 mikrogramů na litr hodnotou 0,3 litru získáme 1 500 mikrogramů, tedy přibližně 1,5 mg rozpuštěného H2 v plné láhvi o objemu 300 ml při deklarované koncentraci.

Pulse: 280 ml při hodnotě až 8 000 PPB

Cyklus láhve Pulse o objemu 280 ml při maximální hodnotě 8 000 PPB, tedy při nastavení na 10 minut, odpovídá přibližně 2,2 mg. Rychlejší pětiminutový režim s deklarovanou hodnotou přibližně 4 000 PPB dodá ze stejného objemu 280 ml zhruba 1,1 mg. Kratší cyklus není slabší verzí, která by dodala stejné množství; skutečně obsahuje přibližně polovinu rozpuštěného vodíku a trvá zhruba polovinu času.

NOVA: 2 l při hodnotě až 3 000 PPB

Protože konvice NOVA pojme celé 2 litry, její dvacetiminutový cyklus s hodnotou až 3 000 PPB odpovídá přibližně 6 mg v celé konvici. Rychlejší desetiminutové nastavení s deklarovanou hodnotou přibližně 2 000 PPB představuje zhruba 4 mg ve stejných 2 litrech. Větší objem zde hraje skutečnou roli: přestože má NOVA nižší hodnotu PPB než Core nebo Pulse, celková hmotnost vodíku v jedné konvici je vyšší, protože rozpuštěný plyn nese jednoduše větší množství vody.

Tablety H2: 8 PPM v 500 ml

U tablety Hydrion H2 je uvedena hodnota 8 PPM, tedy stejně jako 8 000 PPB, při rozpuštění v 500 ml vody. Stejný výpočet — 8 000 mikrogramů na litr krát 0,5 litru — dává přibližně 4 mg rozpuštěného vodíku na sklenici po úplném rozpuštění tablety.

Produkt	Objem	Deklarované PPB	Přibližné množství rozpuštěného H2
Láhev Core	300 ml	5 000	~1,5 mg
Láhev Pulse (desetiminutový režim)	280 ml	8 000	~2,2 mg
Láhev Pulse (pětiminutový režim)	280 ml	4 000	~1,1 mg
Konvice NOVA (dvacetiminutový cyklus)	2 000 ml	3 000	~6 mg
Konvice NOVA (desetiminutový cyklus)	2 000 ml	2 000	~4 mg
Tableta H2	500 ml	8 000 (8 PPM)	~4 mg

Jakmile znáte množství v miligramech pro objem, který skutečně vypijete, máte číslo, které znamená totéž bez ohledu na to, zda pochází z láhve, konvice, nebo tablety. Pro srovnávání je to poctivější základ než porovnávat hodnoty PPB naměřené pro různé velikosti porcí.

Od miligramů k molekulám: kolik molekul H2 to je?

K převodu množství v miligramech na počet molekul jsou potřeba ještě dvě konstanty: molární hmotnost vodíku v plynném stavu, přibližně 2,016 gramu na mol (zdroj: NIST Chemistry WebBook), a Avogadrova konstanta, přibližně 6,022 × 10^23 molekul na mol (zdroj: NIST CODATA). Molární hmotnost převede hmotnost na počet molů a Avogadrova konstanta převede moly na skutečný počet molekul. Tyto dva kroky tedy následují jeden po druhém.

Vezměme přibližně 1,5 mg v jedné láhvi Core: vydělením 1,5 mg hodnotou 2,016 g na mol získáme přibližně 0,00074 molu H2. Po vynásobení Avogadrovou konstantou vyjde zhruba 4,5 × 10^20 molekul, tedy přibližně 450 trilionů. Jde o stejné fyzické množství popsané dvěma způsoby: jednou v jednotce dost malé na zvážení na kuchyňské váze a podruhé v jednotce určené k počítání jednotlivých částic. Velikost druhého čísla odráží nepatrnou velikost jediné molekuly vodíku, nikoli změnu skutečného množství vodíku v láhvi.

Více o tom, co tato molekula vlastně je a proč její malá velikost ovlivňuje její pohyb ve vodě, se dozvíte v tomto vysvětlujícím článku o molekulárním vodíku. Tato část se zabývá pouze převodem jednotek: neříká nic o tom, kolik těchto molekul se dostane do konkrétní tkáně nebo je tělo využije. Na tuto samostatnou otázku nelze odpovědět pouze pomocí výpočtu převodu.

Limit: proč hodnota PPB nemůže růst donekonečna

Rozpustnost vodíku ve vodě má fyzikální limit. Henryho konstanta pro plynný vodík určuje tuto rovnovážnou hranici — pro vodu ponechanou otevřenou působení plynného vodíku při tlaku přibližně 1 atmosféry a pokojové teplotě — zhruba na 1,6 mg na litr neboli přibližně 1 600 PPB (zdroj: NIST Chemistry WebBook, údaje o Henryho zákonu). Toto číslo popisuje vodu v rovnováze s plynem nad její hladinou: její koncentrace dosáhne hodnoty dané fyzikálními podmínkami a zůstane na ní, dokud se podmínky nezmění.

Hodnoty 5 000 až 8 000 PPB uváděné u Core, Pulse a tablet H2 jsou výrazně vyšší než tato rovnovážná hranice. Není to však v rozporu s fyzikálními zákony; rozhodující je načasování. Elektrolýza uvede uzavřenou láhev do dočasného přesyceného stavu, který uvnitř nádoby udržuje mírný vnitřní tlak. Jakmile sundáte víčko a tlak se uvolní, rozpuštěný vodík začne klesat zpět k rovnovážné hodnotě přibližně 1 600 PPB. Deklarovaná hodnota PPB je proto ve skutečnosti výchozím bodem, nikoli koncentrací, kterou si voda udrží neomezeně dlouho. Více o tom, jak rychle tato hodnota po otevření láhve skutečně klesá, najdete v tomto článku o tom, jak dlouho zůstává vodík ve vodě.

Nic z toho neznamená, že je deklarovaná hodnota PPB nepřesná; čerstvě připravená voda v láhvi skutečně začíná na deklarované koncentraci. Z praktického hlediska je důležité, jak brzy po přípravě ji vypijete, protože právě načasování určuje, kolik z deklarovaného množství zůstane rozpuštěno, než se k vám voda dostane. Chcete-li ověřit skutečnou koncentraci v láhvi namísto spoléhání na deklarované specifikace, podívejte se na tohoto průvodce měřiči rozpuštěného vodíku. Informace o tom, jak hodnota PPB během jednoho cyklu minutu po minutě stoupá, najdete v tomto článku o době výroby.

Srovnání dávky ve vodě s výstupem inhalačního přístroje

Inhalační přístroje uvádějí výstup vodíku jako průtok plynu v mililitrech plynu za minutu. Jde o jiný typ měření než koncentrace rozpuštěného plynu, takže obě čísla je třeba převést na stejný základ — miligramy H2 — teprve pak je lze smysluplně porovnat. Vysvětlení hodnot PPB a PPM popisuje koncentrační stránku tohoto srovnání; u plynu se používá vztah mezi tlakem, objemem a teplotou podle zákona ideálního plynu, který vychází z molární plynové konstanty (zdroj: NIST CODATA).

Předpokládáme-li výstup o teplotě blízké pokojové teplotě a při atmosférickém tlaku, což je standardní základ pro uvádění průtoku plynu, zabírá 1 mol plynného vodíku přibližně 24,5 litru. Zadanou hodnotu v mililitrech za minutu lze tedy převést na moly za minutu a poté pomocí molární hmotnosti vodíku na miligramy za minutu.

U přístroje Hydrion Zenith je uvedeno sedm úrovní výstupu. Dvě z nich, 300 ml/min a 600 ml/min, jsou výslovně označeny jako čistý vodík s deklarovanou čistotou 99,99 %. Převod těchto dvou nastavení odpovídá přibližně 24,7 mg plynného H2 za minutu u nižšího nastavení a přibližně 49,4 mg za minutu u vyššího z obou nastavení pro čistý vodík. Zbývající nastavení, od 450 do 1 800 ml/min, kombinují vodík s kyslíkem. Stránka produktu neuvádí, jaký podíl této směsi tvoří vodík, takže v dostupných údajích není dost informací k převodu těchto konkrétních nastavení na hmotnost vodíku. Tento článek ji proto neodhaduje.

Ve srovnání s přibližně 1,5 mg v jedné láhvi Core o objemu 300 ml dodá nižší nastavení inhalace čistého vodíku srovnatelnou hmotnost plynného H2 za méně než čtyři sekundy a vyšší ze dvou nastavení pro čistý vodík za méně než dvě sekundy. Tento rozdíl je způsoben hustotou plynu: stejný objem čistého plynného vodíku obsahuje mnohem větší hmotnost H2 než stejný objem vody s několika tisíci díly rozpuštěného plynu na miliardu. Jde o vlastnost hustoty, nikoli o tvrzení, která cesta umožňuje tělu využít více vodíku. Při pití prochází vodík trávicím traktem, zatímco při inhalaci prochází plícemi. Shoda miligramů na papíře nic nevypovídá o tom, kolik vodíku se kteroukoli cestou vstřebá ani jak si obě možnosti vedou z fyziologického hlediska. Srovnání hmotnosti a srovnání přínosů jsou dvě různé otázky a tento článek odpovídá pouze na tu první.

Jak si výpočet provést sami

K celému převodu potřebujete jen dvě čísla, která najdete téměř ve specifikacích každého produktu: deklarovanou hodnotu PPB (nebo PPM) a objem, který skutečně vypijete. Vynásobte hodnotu PPB objemem v litrech, abyste získali mikrogramy, vydělte výsledek 1 000 a získáte miligramy. Takto dostanete číslo, které má stejný význam bez ohledu na to, zda pochází z láhve, konvice, nebo tablety. Molární hmotnost a Avogadrova konstanta jsou potřeba jen tehdy, chcete-li přejít k dalšímu kroku a zjistit počet molekul odpovídající stejnému množství.

Při porovnávání hlavních čísel různých produktů se vyplatí porovnávat miligramy, nikoli PPB. Láhev s nižší deklarovanou hodnotou PPB, ale větším objemem porce může dodat více vodíku než menší láhev s působivějším číslem a stejně často to může být i naopak. Právě do této pasti vás může zatáhnout pouhé porovnávání hodnot PPB. Prohlédněte si celou nabídku produktů Hydrion na přípravu vodíkové vody v kolekci vodíkové vody nebo na stránce produktu Hydrion Core Láhev na vodíkovou vodu najděte specifikace doby cyklu a objemu spolu s čísly, která jsme zde vypočítali. Další rozbory specifikací z tohoto tematického přehledu najdete na blogu Novinky v ostatních článcích série Specifikace a jak to funguje.