Hvor meget brint er der egentlig i et glas brintvand? (mg og molekyler)
Hvis du allerede kender din flaskes PPB-værdi, er den mest direkte måde at besvare spørgsmålet »hvor meget brint« på at omregne koncentrationen til en faktisk mængde, for et PPB-tal er i sig selv et forholdstal, ikke en mængde, og den samme værdi hældt op i to forskellige volumener giver to forskellige totaler. En portion på 300 ml fra en Hydrion Core Brintvandflaske med den angivne koncentration på 5.000 PPB svarer til cirka 1,5 milligram opløst brint (H2), og nedenfor gennemgår vi, hvor tallet kommer fra, hvordan du laver den samme omregning ud fra ethvert produkts specifikationer, og hvordan en drikkedosis målt på massebasis står i forhold til den gas, en inhalationsmaskine producerer.
- En koncentrationsværdi, uanset om den er angivet i PPB eller PPM, bliver først til en mængde brint, når du ganger den med det volumen, du faktisk drikker. Derfor kan det være misvisende kun at sammenligne produkter ud fra PPB, hvis portionsstørrelserne er forskellige.
- Omregningen fra PPB til milligram bygger på én enkel sammenhæng: Da vandets massefylde ligger tæt på 1 kilogram pr. liter, svarer 1 PPB opløst gas til cirka 1 mikrogram pr. liter.
- For at gå videre derfra til et antal molekyler skal du bruge to konstanter mere: H2's molarmasse og Avogadros tal. Det viser først og fremmest, hvordan en meget lille masse svarer til et enormt antal individuelle molekyler.
- Der er en fysisk grænse for, hvor meget brint der kan opløses i vand, bestemt af brintens opløselighed. Derfor beskriver de højere værdier på en nyligt produceret flaske en midlertidig tilstand efter elektrolysen, ikke en værdi, vandet holder sig på uden tidsbegrænsning.
Hvorfor et PPB-tal ikke fortæller, hvor meget brint du får
Parts per billion og parts per million beskriver forholdet mellem brintens masse og vandets masse. Det betyder, at tallet fortæller dig, hvor koncentreret vandet er, men ikke i sig selv siger noget om den samlede mængde brint, du er ved at drikke. To Hydrion-produkter viser det tydeligt: Core er angivet til op til 5.000 PPB for en cyklus på 300 ml, mens Pulse når op på 8.000 PPB, men kun rummer 280 ml. Et højere PPB-tal i en mindre flaske betyder ikke automatisk, at der leveres mere brint. Den eneste måde at finde ud af det på er at tage volumen med i beregningen, og det gør vi i næste afsnit.
Fra PPB til milligram: Den direkte omregning
Omregningen bygger på én ting ved vand: Dets massefylde ligger tæt på 1 kilogram pr. liter, så en koncentration målt i parts per billion efter masse svarer næsten præcist til mikrogram pr. liter (kilde: Wikipedia, notation for parts per). Når du ganger et produkts angivne PPB-værdi med det volumen, du drikker, målt i liter, får du derfor massen af opløst brint direkte. Den samme beregning fungerer for alle Hydrions drikkeformater, når du kender produktets angivne PPB-værdi og portionsvolumen.
Core: 300 ml ved 5.000 PPB
Ganger du 5.000 mikrogram pr. liter med 0,3 liter, får du 1.500 mikrogram, eller cirka 1,5 mg opløst H2 i en fuld flaske på 300 ml ved den angivne koncentration.
Pulse: 280 ml ved op til 8.000 PPB
Pulse-flaskens cyklus på 280 ml ved den fulde koncentration på 8.000 PPB i 10-minuttersindstillingen svarer til cirka 2,2 mg, mens den hurtigere 5-minuttersindstilling, der er angivet til cirka 4.000 PPB, leverer tættere på 1,1 mg fra de samme 280 ml. Den kortere cyklus er ikke en svagere udgave af den samme mængde; den indeholder reelt cirka halvt så meget opløst brint efter cirka halvt så lang ventetid.
NOVA: 2 L ved op til 3.000 PPB
Da NOVA-kanden rummer hele 2 liter, svarer dens 20-minutterscyklus ved op til 3.000 PPB til cirka 6 mg for hele kanden. Den hurtigere mulighed på 10 minutter, der er angivet til cirka 2.000 PPB, giver cirka 4 mg i de samme 2 liter. Det større volumen gør en reel forskel her: Selvom NOVAs PPB-værdi er lavere end Cores eller Pulses, ender den samlede masse pr. kande med at være større, fordi der simpelthen er mere vand til at bære den opløste gas.
Hydrion H2 tablet: 8 PPM i 500 ml
En Hydrion H2 tablet er angivet til 8 PPM, det samme som 8.000 PPB, opløst i 500 ml vand. Bruger du den samme beregning, giver 8.000 mikrogram pr. liter gange 0,5 liter cirka 4 mg opløst brint pr. glas, når tabletten er helt opløst.
| Produkt | Volumen | Angivet PPB | Ca. opløst H2 |
|---|---|---|---|
| Core-flaske | 300 ml | 5.000 | ~1,5 mg |
| Pulse-flaske (10-minuttersindstilling) | 280 ml | 8.000 | ~2,2 mg |
| Pulse-flaske (5-minuttersindstilling) | 280 ml | 4.000 | ~1,1 mg |
| NOVA-kande (20-minutterscyklus) | 2.000 ml | 3.000 | ~6 mg |
| NOVA-kande (10-minutterscyklus) | 2.000 ml | 2.000 | ~4 mg |
| H2-tablet | 500 ml | 8.000 (8 PPM) | ~4 mg |
Når du har beregnet antallet af milligram for det volumen, du faktisk drikker, har du et tal, der betyder det samme, uanset om det stammer fra en flaske, en kande eller en tablet. Det giver et mere retvisende sammenligningsgrundlag end at stille PPB-værdier målt for forskellige portionsstørrelser op mod hinanden.
Fra milligram til molekyler: Hvor mange H2-molekyler er det?
For at omregne et antal milligram til et antal molekyler skal du bruge to konstanter mere: molarmassen for brintgas, cirka 2,016 gram pr. mol (kilde: NIST Chemistry WebBook), og Avogadros tal, cirka 6,022 x 10^23 molekyler pr. mol (kilde: NIST CODATA). Molarmassen omregner en masse til et antal mol, og Avogadros tal omregner mol til et faktisk antal molekyler, så de to trin følger efter hinanden.
Anvendt på Cores cirka 1,5 mg pr. flaske: Når du dividerer 1,5 mg med 2,016 g pr. mol, får du cirka 0,00074 mol H2, og ganger du det med Avogadros tal, får du cirka 4,5 x 10^20 molekyler, eller cirka 450 trillioner. Det er den samme fysiske mængde beskrevet på to måder: én gang i en enhed, der er lille nok til at kunne vejes på en køkkenvægt, og én gang i en enhed, der er beregnet til at tælle individuelle partikler. Det andet tals størrelse afspejler, hvor lille et enkelt brintmolekyle er, ikke en ændring i, hvor meget brint der faktisk er i flasken.
Læs mere om, hvad molekylet egentlig er, og hvorfor dets lille størrelse har betydning for, hvordan det bevæger sig gennem vand, i denne forklaring af molekylær brint. Dette afsnit handler kun om enhedsomregning: Det siger ikke noget om, hvor mange af disse molekyler der når frem til et bestemt væv eller bliver brugt af kroppen. Det er et separat spørgsmål, som omregningen alene ikke kan besvare.
Grænsen: Derfor kan PPB ikke bare blive ved med at stige
Der er en fysisk grænse for, hvor meget brint der kan opløses i vand, og Henrys lovs konstant for brintgas sætter denne ligevægtsgrænse til cirka 1,6 mg pr. liter, eller omkring 1.600 PPB, når vand står åbent i kontakt med brintgas ved cirka 1 atmosfæres tryk og stuetemperatur (kilde: NIST Chemistry WebBook, data om Henrys lov). Tallet beskriver vand i ligevægt med gassen ovenover, hvor koncentrationen er den, fysikken får den til at nå, og forbliver dér, så længe forholdene ikke ændrer sig.
Værdierne på 5.000 til 8.000 PPB for Core, Pulse og H2-tabletterne ligger et godt stykke over denne ligevægtsgrænse. Forklaringen handler om timing, ikke om en modstrid med fysikken: Elektrolyse bringer indholdet i en forseglet flaske i en midlertidig, overmættet tilstand, som opretholdes af et lille indvendigt tryk i den lukkede beholder. Når låget tages af, og trykket frigives, begynder den opløste brint at bevæge sig tilbage mod ligevægtsniveauet på cirka 1.600 PPB. Derfor er den angivne PPB-værdi reelt et udgangspunkt, ikke en værdi, vandet holder sig på uden tidsbegrænsning. Læs denne artikel om, hvor længe brint forbliver i vand, hvis du vil vide mere om, hvor hurtigt faldet faktisk sker, når en flaske er åbnet.
Intet af dette betyder, at den angivne PPB-værdi er unøjagtig; en frisk flaske starter faktisk ved den angivne koncentration. Den praktiske detalje, der er værd at være opmærksom på, er, hvor hurtigt efter produktionen du drikker vandet, for det afgør, hvor meget af den angivne værdi der stadig er opløst, når det når frem til dig. Se denne vejledning til målere for opløst brint, hvis du vil kontrollere en flaskes faktiske koncentration i stedet for at stole på den angivne specifikation. Hvis du vil se, hvordan PPB-værdien stiger minut for minut i løbet af en enkelt cyklus, kan du læse denne artikel om produktionstid.
Sådan står en drikkedosis i forhold til en inhalationsmaskines output
Inhalationsmaskiner angiver deres brintoutput som en gasstrøm, målt i milliliter gas pr. minut. Det er en anden type måling end en opløst koncentration, så de to tal skal omregnes til samme grundlag, milligram H2, før de kan sammenlignes meningsfuldt. Forklaringen af PPB og PPM gennemgår koncentrationssiden af dette grundlag; for gassiden bruger man idealgasloven, der beskriver sammenhængen mellem en gas' tryk, volumen og temperatur, og som bygger på molgaskonstanten (kilde: NIST CODATA).
Hvis outputtet antages at være tæt på stuetemperatur og atmosfærisk tryk, hvilket er standardgrundlaget for angivelse af en gasstrøm, fylder 1 mol brintgas cirka 24,5 liter. Derfor kan en given værdi i milliliter pr. minut omregnes til mol pr. minut og derefter til milligram pr. minut, når brintens molarmasse medregnes.
Hydrion Zenith angiver syv outputniveauer, og to af dem, 300 ml/min og 600 ml/min, beskrives specifikt som ren brint med en angivet renhed på 99,99 %. Når omregningen udføres for disse to indstillinger, giver den laveste cirka 24,7 mg H2-gas pr. minut, og den højeste af de to indstillinger for ren brint giver cirka 49,4 mg pr. minut. De resterende indstillinger, fra 450 til 1.800 ml/min, blander ilt i gassen, og produktsiden angiver ikke, hvor stor en andel af den samlede strøm der er brint. Kilden indeholder derfor ikke oplysninger nok til at omregne disse indstillinger til en brintmasse, og denne artikel gætter ikke på et tal.
Sammenlignet med Cores cirka 1,5 mg pr. flaske på 300 ml leverer den laveste indstilling for ren brint ved inhalation en sammenlignelig masse H2-gas på under fire sekunder, og den højeste af de to indstillinger for ren brint gør det på under to sekunder. Forskellen skyldes gassens massefylde: Et bestemt volumen ren brintgas indeholder langt mere H2-masse end det samme volumen vand med nogle få tusinde parts per billion opløst gas. Det er et faktum om massefylde, ikke en påstand om, hvilken vej der får kroppen til at bruge mere brint. Når du drikker, passerer brinten gennem mave-tarm-kanalen, mens den ved indånding passerer gennem lungerne. At milligrammene stemmer overens på papiret, siger intet om, hvor meget brint der optages ad nogen af vejene, eller hvordan de to veje står i forhold til hinanden fysiologisk. En massesammenligning og en sammenligning af virkninger er to forskellige spørgsmål, og her besvares kun det første.
Sådan laver du selv beregningen
Hele omregningen kræver kun to tal, som du kan finde i specifikationerne for næsten ethvert produkt: den angivne PPB-værdi (eller PPM-værdi) og det volumen, du faktisk drikker. Gang PPB-værdien med volumenet i liter for at få mikrogram, og divider med 1.000 for at få milligram. Så har du et tal, der betyder noget, uanset om det stammer fra en flaske, en kande eller en tablet. Molarmassen og Avogadros tal skal kun bruges, hvis du vil tage det næste skridt og se den samme mængde angivet som et antal molekyler.
En god vane er at sammenligne milligram, ikke PPB, når du holder ét produkts fremhævede tal op mod et andets. En flaske med en lavere angivet PPB-værdi, men en større portionsstørrelse, kan levere mere brint i alt end en mindre flaske med et mere imponerende tal, og det modsatte gælder lige så ofte. Det er præcis den fælde, en sammenligning af PPB-tal alene fører til. Se hele udvalget af Hydrions drikkeformater i brintvandskollektionen, eller se produktsiden for Hydrion Core-flasken for specifikationer af cyklustid og kapacitet sammen med de tal, der er gennemgået her. Hvis du vil læse flere specifikationsgennemgange fra dette indholdsunivers, kan du finde resten af serien Specs & How It Works på bloggen News.