Wie viel Wasserstoff ist in einem Glas Wasserstoffwasser? (mg und Moleküle)
Wenn Sie die PPB-Angabe Ihrer Flasche bereits kennen, lässt sich die Frage „Wie viel Wasserstoff?“ am direktesten beantworten, indem man diese Konzentration in eine tatsächliche Menge umrechnet. Denn eine PPB-Angabe ist für sich genommen ein Verhältnis und keine Menge, und dieselbe Angabe ergibt bei zwei unterschiedlich großen Volumina zwei verschiedene Gesamtmengen. Eine 300-ml-Portion aus einer Hydrion Core Wasserstoffwasser-Flasche mit einer Nennkonzentration von 5.000 PPB enthält rund 1,5 Milligramm gelösten Wasserstoff (H2). Im Folgenden erfahren Sie, wie dieser Wert zustande kommt, wie Sie dieselbe Umrechnung für die technischen Angaben jedes Produkts durchführen und wie sich eine Trinkportion, gemessen an ihrer Masse, mit der Gasmenge vergleichen lässt, die ein Inhalationsgerät abgibt.
- Eine Konzentrationsangabe, ob in PPB oder PPM, wird erst dann zu einer Wasserstoffmenge, wenn Sie sie mit dem tatsächlich getrunkenen Volumen multiplizieren. Deshalb kann ein Vergleich allein anhand der PPB-Angaben irreführend sein, wenn die Portionsgrößen unterschiedlich sind.
- Für die Umrechnung von PPB in Milligramm genügt eine einfache Beziehung: Da die Dichte von Wasser nahe bei 1 Kilogramm pro Liter liegt, entspricht 1 PPB gelöstes Gas ungefähr 1 Mikrogramm pro Liter.
- Um daraus die Anzahl der Moleküle zu berechnen, braucht es zwei weitere Konstanten: die molare Masse von H2 und die Avogadro-Konstante. Das zeigt vor allem, wie eine winzige Masse einer enormen Anzahl einzelner Moleküle entspricht.
- Für gelösten Wasserstoff gibt es eine physikalische Obergrenze, die durch seine Löslichkeit in Wasser bestimmt wird. Die höheren Werte auf einer frisch befüllten Flasche beschreiben daher einen vorübergehenden Zustand nach der Elektrolyse und keine Konzentration, die das Wasser unbegrenzt hält.
Warum eine PPB-Angabe nicht verrät, wie viel Wasserstoff Sie aufnehmen
Parts per billion und parts per million beschreiben das Verhältnis der Masse des Wasserstoffs zur Masse des Wassers. Die Zahl gibt also an, wie konzentriert das Wasser ist, sagt für sich genommen aber nichts über die Gesamtmenge an Wasserstoff aus, die Sie trinken werden. Zwei Hydrion-Produkte veranschaulichen das direkt: Core ist bei einem 300-ml-Zyklus mit bis zu 5.000 PPB angegeben, während Pulse bis zu 8.000 PPB erreicht, aber nur 280 ml fasst. Eine höhere PPB-Angabe bei einer kleineren Flasche bedeutet nicht automatisch, dass mehr Wasserstoff abgegeben wird. Das lässt sich nur herausfinden, indem man das Volumen in die Berechnung einbezieht – genau darum geht es im nächsten Abschnitt.
Von PPB zu Milligramm: die direkte Umrechnung
Die Umrechnung beruht auf einer Tatsache über Wasser: Seine Dichte liegt nahe bei 1 Kilogramm pro Liter. Daher entspricht eine nach Masse gemessene Konzentration in Teilen pro Milliarde nahezu genau Mikrogramm pro Liter (Quelle: Wikipedia, Parts-per-Notation). Multipliziert man die angegebene PPB-Zahl eines Produkts mit dem getrunkenen Volumen in Litern, erhält man somit direkt die Masse des gelösten Wasserstoffs. Dieselbe Rechnung funktioniert für jedes Hydrion-Trinkformat, sobald Sie dessen angegebene PPB-Zahl und Portionsvolumen kennen.
Core: 300 ml bei 5.000 PPB
Multipliziert man 5.000 Mikrogramm pro Liter mit 0,3 Litern, erhält man 1.500 Mikrogramm beziehungsweise rund 1,5 mg gelöstes H2 in einer vollen 300-ml-Flasche bei der angegebenen Konzentration.
Pulse: 280 ml bei bis zu 8.000 PPB
Der 280-ml-Zyklus der Pulse-Flasche ergibt bei der vollen Konzentration von 8.000 PPB und einer Laufzeit von 10 Minuten rund 2,2 mg. Der schnellere 5-Minuten-Modus mit einer Angabe von etwa 4.000 PPB liefert aus denselben 280 ml knapp 1,1 mg. Der kürzere Zyklus ist nicht einfach eine abgeschwächte Version derselben Menge: Er enthält tatsächlich etwa halb so viel gelösten Wasserstoff und dauert ungefähr halb so lange.
NOVA: 2 l bei bis zu 3.000 PPB
Da der NOVA-Krug ganze 2 Liter fasst, ergeben sich bei seinem 20-Minuten-Zyklus mit bis zu 3.000 PPB rund 6 mg für den gesamten Krug. Die schnellere 10-Minuten-Option mit einer Angabe von ungefähr 2.000 PPB kommt bei denselben 2 Litern auf etwa 4 mg. Das größere Volumen spielt hier eine wichtige Rolle: Obwohl die PPB-Angabe von NOVA niedriger ist als die von Core oder Pulse, ist die Gesamtmasse pro Krug höher, weil schlicht mehr Wasser das gelöste Gas enthält.
H2-Tabletten: 8 PPM in 500 ml
Für eine Hydrion H2-Tablette wird eine Konzentration von 8 PPM angegeben, also dieselbe Konzentration wie 8.000 PPB, gelöst in 500 ml Wasser. Dieselbe Multiplikation – 8.000 Mikrogramm pro Liter mal 0,5 Liter – ergibt etwa 4 mg gelösten Wasserstoff pro Glas, sobald sich die Tablette vollständig aufgelöst hat.
| Produkt | Volumen | Angegebene PPB | Gelöstes H2, ca. |
|---|---|---|---|
| Core-Flasche | 300 ml | 5.000 | ~1,5 mg |
| Pulse-Flasche (10-Minuten-Modus) | 280 ml | 8.000 | ~2,2 mg |
| Pulse-Flasche (5-Minuten-Modus) | 280 ml | 4.000 | ~1,1 mg |
| NOVA-Krug (20-Minuten-Zyklus) | 2.000 ml | 3.000 | ~6 mg |
| NOVA-Krug (10-Minuten-Zyklus) | 2.000 ml | 2.000 | ~4 mg |
| H2-Tablette | 500 ml | 8.000 (8 PPM) | ~4 mg |
Wenn Sie die Milligrammmenge für das tatsächlich getrunkene Volumen kennen, haben Sie einen Wert, der unabhängig davon dasselbe bedeutet, ob er aus einer Flasche, einem Krug oder einer Tablette stammt. Das ist eine aussagekräftigere Vergleichsgrundlage, als PPB-Angaben für unterschiedlich große Portionen nebeneinanderzustellen.
Von Milligramm zu Molekülen: Wie viele H2-Moleküle sind das?
Um eine Milligrammmenge in eine Molekülanzahl umzurechnen, braucht es zwei weitere Konstanten: die molare Masse von Wasserstoffgas, etwa 2,016 Gramm pro Mol (Quelle: NIST Chemistry WebBook), und die Avogadro-Konstante, etwa 6,022 x 10^23 Moleküle pro Mol (Quelle: NIST CODATA). Die molare Masse wandelt eine Masse in eine Stoffmenge in Mol um; die Avogadro-Konstante macht daraus die tatsächliche Anzahl der Moleküle. Die beiden Schritte erfolgen also nacheinander.
Wendet man das auf die rund 1,5 mg pro Core-Flasche an, ergibt die Division von 1,5 mg durch 2,016 g pro Mol etwa 0,00074 Mol H2. Multipliziert man diesen Wert mit der Avogadro-Konstante, erhält man rund 4,5 x 10^20 Moleküle oder etwa 450 Trillionen. Es handelt sich um dieselbe physikalische Menge, ausgedrückt auf zwei Arten: einmal in einer Einheit, die klein genug ist, um sie mit einer Küchenwaage zu wiegen, und einmal in einer Einheit, mit der sich einzelne Teilchen zählen lassen. Die Größe der zweiten Zahl spiegelt wider, wie klein ein einzelnes Wasserstoffmolekül ist – nicht, dass sich die tatsächliche Wasserstoffmenge in der Flasche verändert hätte.
Erfahren Sie in dieser Erklärung zu molekularem Wasserstoff mehr darüber, was dieses Molekül genau ist und warum seine geringe Größe für seine Bewegung im Wasser wichtig ist. Dieser Abschnitt behandelt nur die Umrechnung zwischen Einheiten: Er sagt nichts darüber aus, wie viele dieser Moleküle ein bestimmtes Gewebe erreichen oder vom Körper genutzt werden. Das ist eine separate Frage, die sich allein mit der Umrechnungsrechnung nicht beantworten lässt.
Die Obergrenze: Warum PPB nicht unbegrenzt steigen kann
Die Löslichkeit von Wasserstoff in Wasser ist physikalisch begrenzt. Die Henry-Konstante für Wasserstoffgas legt diese Gleichgewichtsobergrenze für Wasser, das bei etwa 1 Atmosphäre und Raumtemperatur offenem Wasserstoffgas ausgesetzt ist, auf ungefähr 1,6 mg pro Liter beziehungsweise etwa 1.600 PPB fest (Quelle: NIST Chemistry WebBook, Henry-Konstanten-Daten). Dieser Wert beschreibt Wasser im Gleichgewicht mit dem darüber befindlichen Gas: Es hat dann die Konzentration erreicht, die sich aus den physikalischen Bedingungen ergibt, und behält sie bei, solange sich die Bedingungen nicht ändern.
Die Werte von 5.000 bis 8.000 PPB bei Core, Pulse und den H2-Tabletten liegen deutlich über dieser Gleichgewichtsobergrenze. Der Grund dafür ist der Zeitpunkt und kein Widerspruch zu den physikalischen Gesetzen: Durch die Elektrolyse entsteht in einer verschlossenen Flasche vorübergehend ein übersättigter Zustand, der durch einen geringen Innendruck im geschlossenen Behälter aufrechterhalten wird. Sobald der Verschluss geöffnet wird und der Druck entweicht, beginnt der gelöste Wasserstoff wieder auf den Gleichgewichtswert von ungefähr 1.600 PPB zu sinken. Deshalb ist eine angegebene PPB-Zahl eigentlich ein Ausgangswert und keine Konzentration, die das Wasser unbegrenzt hält. Wie schnell dieser Rückgang nach dem Öffnen einer Flasche tatsächlich einsetzt, erfahren Sie in diesem Beitrag dazu, wie lange Wasserstoff im Wasser bleibt.
Das bedeutet nicht, dass die angegebene PPB-Zahl ungenau ist: Eine frisch befüllte Flasche beginnt tatsächlich mit der angegebenen Konzentration. Entscheidend ist in der Praxis, wie bald nach der Herstellung Sie das Wasser trinken, denn davon hängt ab, wie viel des angegebenen Wasserstoffs beim Trinken noch gelöst ist. Wie Sie die tatsächliche Konzentration einer Flasche überprüfen können, statt sich auf die Nennangabe zu verlassen, erfahren Sie in dieser Anleitung zu Messgeräten für gelösten Wasserstoff. Wie die PPB-Werte während eines einzelnen Zyklus Minute für Minute ansteigen, zeigt dieser Artikel zur Produktionsdauer.
Eine Trinkportion neben der Leistung eines Inhalationsgeräts
Bei Inhalationsgeräten wird die Wasserstoffabgabe als Gasdurchflussrate in Millilitern Gas pro Minute angegeben. Das ist eine andere Art der Messung als eine Konzentration gelösten Wasserstoffs. Bevor die beiden Werte sinnvoll miteinander verglichen werden können, müssen sie daher auf dieselbe Grundlage umgerechnet werden: Milligramm H2. Die Erklärung zu PPB und PPM behandelt die Konzentrationsseite dieser Berechnung. Für Gas kommt der Zusammenhang zwischen Druck, Volumen und Temperatur nach dem idealen Gasgesetz zum Einsatz, das auf der universellen Gaskonstante beruht (Quelle: NIST CODATA).
Unter der Annahme, dass die Abgabe nahe an Raumtemperatur und Atmosphärendruck liegt – der üblichen Grundlage für die Angabe eines Gasdurchflusses –, nimmt 1 Mol Wasserstoffgas etwa 24,5 Liter ein. Ein bestimmter Wert in Millilitern pro Minute lässt sich damit in Mol pro Minute und anschließend, unter Berücksichtigung der molaren Masse von Wasserstoff, in Milligramm pro Minute umrechnen.
Für das Hydrion Zenith werden sieben Abgabestufen angegeben. Zwei davon, 300 ml/min und 600 ml/min, werden ausdrücklich als reiner Wasserstoff mit einer angegebenen Reinheit von 99,99 % beschrieben. Die Umrechnung dieser beiden Stufen ergibt für die niedrigere rund 24,7 mg H2-Gas pro Minute und für die höhere der beiden reinen Stufen rund 49,4 mg pro Minute. Die übrigen Stufen von 450 bis 1.800 ml/min enthalten ein Sauerstoff-Wasserstoff-Gemisch. Auf der Produktseite ist nicht angegeben, welcher Anteil dieses Gesamtflusses auf Wasserstoff entfällt. Deshalb reichen die Angaben nicht aus, um diese Stufen in eine Wasserstoffmasse umzurechnen, und dieser Artikel schätzt keinen entsprechenden Wert.
Verglichen mit den rund 1,5 mg in einer 300-ml-Core-Flasche gibt die niedrigere Stufe für reinen Wasserstoff in weniger als vier Sekunden eine vergleichbare Masse H2-Gas ab; bei der höheren der beiden reinen Stufen dauert es weniger als zwei Sekunden. Dieser Unterschied liegt an der Gasdichte: In einem bestimmten Volumen reinen Wasserstoffgases steckt deutlich mehr H2-Masse als im gleichen Volumen Wasser, das einige tausend Teile pro Milliarde gelöstes Gas enthält. Das ist eine Frage der Dichte und keine Aussage darüber, welcher Weg dem Körper mehr Wasserstoff zur Nutzung bereitstellt. Beim Trinken gelangt Wasserstoff durch den Verdauungstrakt, beim Inhalieren durch die Lunge. Ein Vergleich der Milligrammwerte sagt weder aus, wie viel Wasserstoff auf dem jeweiligen Weg aufgenommen wird, noch wie sich die beiden Wege physiologisch unterscheiden. Ein Vergleich der Masse und ein Vergleich der Wirkung sind zwei unterschiedliche Fragen; hier wird nur die erste beantwortet.
So führen Sie die Berechnung selbst durch
Für die vollständige Umrechnung brauchen Sie nur zwei Angaben, die Sie auf den technischen Datenblättern fast aller Produkte finden: die angegebene PPB-Zahl (oder PPM-Zahl) und das Volumen, das Sie tatsächlich trinken. Multiplizieren Sie die PPB-Zahl mit dem Volumen in Litern, um Mikrogramm zu erhalten, und teilen Sie durch 1.000, um auf Milligramm zu kommen. So erhalten Sie einen Wert, der unabhängig davon dasselbe bedeutet, ob er sich auf eine Flasche, einen Krug oder eine Tablette bezieht. Die molare Masse und die Avogadro-Konstante benötigen Sie nur, wenn Sie noch einen Schritt weitergehen und dieselbe Menge als Molekülanzahl ausdrücken möchten.
Vergleichen Sie grundsätzlich lieber Milligramm als PPB, wenn Sie die hervorgehobene Angabe eines Produkts der eines anderen gegenüberstellen. Eine Flasche mit einer niedrigeren angegebenen PPB-Zahl, aber einer größeren Portion kann mehr Wasserstoff insgesamt liefern als eine kleinere Flasche mit einer auffälligeren Zahl – und genauso oft gilt auch das Gegenteil. Genau darin liegt die Falle eines bloßen PPB-Vergleichs. Entdecken Sie alle Hydrion-Trinkformate in der Kollektion Wasserstoffwasser, oder sehen Sie sich auf der Produktseite der Hydrion Core Flasche die Angaben zu Zyklusdauer und Fassungsvermögen sowie die hier vorgestellten Berechnungen an. Weitere Aufschlüsselungen technischer Daten aus diesem Themenbereich finden Sie im Blog News in der Reihe „Technische Daten & Funktionsweise“.