Lze vodíkovou vodu zmrazit? Co se stane s vodíkem

Ano, vodíkovou vodu můžete dát do mrazáku, ale zmrazení nezachová rozpuštěný vodík tak, jako zachová samotnou vodu. Když se kapalina mění v led, stejný fyzikální proces, který vytlačuje rozpuštěný vzduch z běžné kostky ledu, vytlačuje rozpuštěný vodík i z rostoucího ledového krystalu. Rozmrazená kostka je proto rozumný způsob, jak získat studenou vodu, ale nespolehlivý způsob, jak v ní uchovat vytvořený vodík.

• Led vytváří uspořádanou krystalickou strukturu, ve které téměř není místo pro rozpuštěný plyn. Při zmrazování se proto plyn vytlačuje z roztoku, místo aby se uvnitř ledu uzavřel – ze stejného důvodu bývají obyčejné kostky ledu uprostřed zakalené.
• Studená kapalná voda udrží více rozpuštěného vodíku než teplá voda, takže uchovávání vodíkové vody v lednici (bez zmrazení) je skutečně užitečný způsob, jak zpomalit jeho úbytek.
• Vodík je už tak jedním z nejméně rozpustných plynů ve vodě a uniká z ní nejrychleji, takže se pro proces založený na koncentrování a vytlačování rozpuštěného plynu příliš nehodí.
• Nejsou zde k dispozici žádná kontrolovaná měření toho, kolik vodíku přežije cyklus zmrazení a rozmrazení, proto je nejlepší považovat rozmrazenou kostku za obyčejnou studenou vodu, nikoli za odměřenou dávku.

Co se vlastně děje, když vodíková voda zamrzá

Když se voda ochlazuje k bodu mrazu, nezmění se v led najednou. Někde v nádobě se začne tvořit krystalizační fronta a postupuje kapalinou. Krystal má velmi specifickou, pevně uspořádanou molekulární strukturu, ve které je jen málo místa pro cokoli jiného než molekuly vody. Rozpuštěné plyny do této mřížky nezapadají, takže rostoucí led před sebou vytlačuje plyn do dosud nezmrzlé vody, místo aby ho uvnitř uzavřel.

Proč bývají obyčejné kostky ledu uprostřed zakalené

Ze stejného důvodu bývá obyčejná kostka ledu z domácího mrazáku u okrajů často čirá a směrem ke středu zakalená nebo bílá. Jak postupuje mrznoucí rozhraní, rozpuštěný vzduch se uvolňuje z roztoku, vytváří mikroskopické bublinky a zůstává uvězněný tam, kde ho led nakonec ze všech stran obklopí (zdroj: Kostka ledu – Wikipedie). Mořská voda vykazuje ještě výraznější podobu téhož jevu: při zamrzání se většina rozpuštěné soli vytlačuje z rostoucích ledových krystalů a koncentruje se ve zbývající kapalině, tedy solance, místo aby zůstala uzavřená v samotném ledu (zdroj: Mořský led – Wikipedie). Stejný princip se záměrně využívá i v průmyslových metodách čištění: při zónovém tavení pohyblivá zóna taveniny před sebou posouvá rozpuštěné nečistoty, protože ty dávají přednost kapalné fázi před tuhnoucí fází (zdroj: Zónové tavení – Wikipedie). Zmrazování vodíkové vody se řídí stejným principem vytlačování: vodík rozpuštěný ve vodě se chová jako vzduch v kostce ledu nebo sůl v mořské vodě, nikoli jako pevná látka, která by zůstala zachycena, když voda tuhne.

Obsahuje zmrazená vodíková voda po rozmrazení stále vodík?

Je dobré rozlišovat dvě věci, které se často směšují: nízkou teplotu a zmrazení. Podle Henryho zákona se rozpustnost běžných plynů ve vodě při každodenních teplotách s klesající teplotou vody ve skutečnosti zvyšuje. Proto zůstává plyn déle rozpuštěný v chlazené lahvi než v lahvi ponechané při pokojové teplotě (zdroj: Henryho zákon – Wikipedie). Vlastní pokyny společnosti Hydrion k úniku vodíku uvádějí, že studená voda udrží rozpuštěný vodík déle než teplá, že nejlépe ho uchová plná, uzavřená nádoba s minimálním prostorem nad hladinou a že protřepávání nebo přelévání jeho únik urychluje. Podrobný přehled vlivu teploty, nádoby a manipulace, pokud voda zůstává kapalná, najdete v článku jak dlouho vodík ve vodě skutečně vydrží po vytvoření.

Proč uchovávání v chladu není totéž co zmrazení

Zmrazení je něco jiného než pouhé ochlazení. Proces vytlačování plynů popsaný výše spouští samotná změna skupenství, nikoli nízká teplota. Část rozpuštěného vodíku se proto pravděpodobně vytlačí do mikroskopických bublinek nebo do poslední kapsy vody, která zmrzne, místo aby zůstala v ledu rovnoměrně rozptýlená. Vodík je už tak jedním z nejmenších a nejméně rozpustných plynů, které lidé záměrně rozpouštějí v pitné vodě. I proto vlastní pokyny společnosti Hydrion doporučují vypít vodu do přibližně pěti minut od jejího vytvoření, aby byl účinek co nejlepší (zdroj: Hydrion Core Hydrogen Water Bottle – stránka produktu). Plyn, který z vody ponechané při pokojové teplotě uniká tak rychle, se pro proces navržený ke koncentrování a vytlačování rozpuštěného plynu příliš nehodí. Nejsou zde k dispozici kontrolovaná měření cyklu zmrazení a rozmrazení, takže poctivá odpověď zní, že rozmrazená kostka ztratila skutečnou, obtížně předvídatelnou část vodíku, nikoli konkrétní procento, které by se dalo uvést jako přesný údaj.

Lze z vodíkové vody vyrobit kostky ledu?

Fyzicky ano: vodíkovou vodu můžete nalít do formičky na led a zmrazit stejně jako jakoukoli jinou vodu. Otázkou je, zda výsledná kostka stále funguje jako vodíková voda. Mechanismus vytlačování plynů popsaný výše naznačuje, že většinou ne: rozpuštěný vodík se při tvorbě kostky koncentruje a vytlačuje směrem k oblasti, která zmrzne jako poslední, místo aby se rovnoměrně uzavřel uvnitř ledu. Metody výroby čirého ledu, například pomalé nebo směrové zmrazování, fungují tak, že rozpuštěnému plynu poskytnou více času uniknout do dosud kapalné vody nebo do okolního vzduchu, než se led uzavře. Kostky jsou díky tomu čirší právě proto, že v nich zůstane uvězněno méně plynu – což je opak toho, co byste chtěli, pokud je cílem zachovat vodík. Neexistuje praktický způsob, jak zmrazit vodíkovou vodu do kostek s předvídatelným a rovnoměrným obsahem vodíku. Kostky ledu z vodíkové vody proto dává větší smysl chápat jako ochucený studený led s odpovídajícím obsahem minerálů než jako způsob dávkování vodíku.

Spolehlivější způsob, jak mít vodíkovou vodu připravenou

Pokud vám jde o pohodlí, otázce zmrazení a rozmrazení se úplně vyhnete, když si připravíte čerstvou lahev krátce předtím, než ji plánujete vypít. Voda totiž nemusí před vypitím projít změnou skupenství. Právě k takovému použití je určena Hydrion Core Láhev na vodíkovou vodu: spusťte cyklus elektrolýzy a krátce nato vodu vypijte, místo abyste si ji nechávali na později.

Pokud chcete mít vodu vychlazenou předem, lednice to zvládne bez nevýhody, kterou přináší mrazák: voda zůstane ve stejném kapalném skupenství, ve kterém nižší teplota skutečně pomáhá vodíku vydržet déle, místo aby změna skupenství plyn vytlačila. Jak lahev vodík do vody vůbec dostává, vysvětluje článek jak lahve na vodíkovou vodu vytvářejí rozpuštěný vodík pomocí elektrolýzy. A pokud ve vás zmrazování vyvolalo širší otázku, jak se rozpuštěné plyny ve vodě obecně chovají, srovnání v článcích je vodíková voda sycená oxidem uhličitým? a co protřepání lahve udělá s rozpuštěným plynem popisují další dva způsoby uvolňování plynu. Opačný konec teplotního spektra pak rozebírá článek jak zahřívání vodíkové vody ovlivňuje její obsah vodíku.