Πόσο υδρογόνο έχει πραγματικά ένα ποτήρι νερό υδρογόνου; (mg και μόρια)
Αν γνωρίζετε ήδη την τιμή ppb του μπουκαλιού σας, ο πιο άμεσος τρόπος να απαντήσετε στο ερώτημα «πόσο υδρογόνο» είναι να μετατρέψετε αυτή τη συγκέντρωση σε πραγματική ποσότητα, επειδή μια τιμή ppb από μόνη της είναι αναλογία, όχι ποσότητα, και η ίδια τιμή σε δύο διαφορετικούς όγκους δίνει δύο διαφορετικές συνολικές ποσότητες. Μια μερίδα 300 ml από ένα Hydrion Core Μπουκάλι νερού υδρογόνου με ονομαστική τιμή 5.000 ppb αντιστοιχεί σε περίπου 1,5 χιλιοστόγραμμα διαλυμένου υδρογόνου (H2). Παρακάτω εξηγούμε από πού προκύπτει αυτός ο αριθμός, πώς να κάνετε τον ίδιο υπολογισμό με τις προδιαγραφές οποιουδήποτε προϊόντος και πώς συγκρίνεται, ως προς τη μάζα, μια δόση που καταναλώνεται με το αέριο που παράγει μια μηχανή εισπνοής.
- Μια τιμή συγκέντρωσης, είτε εκφράζεται σε ppb είτε σε ppm, μετατρέπεται σε ποσότητα υδρογόνου μόνο όταν την πολλαπλασιάσετε με τον όγκο που πραγματικά καταναλώνετε. Επομένως, η σύγκριση προϊόντων μόνο με βάση τα ppb μπορεί να είναι παραπλανητική, όταν διαφέρουν οι μερίδες τους.
- Η μετατροπή ppb σε χιλιοστόγραμμα βασίζεται σε μια απλή σχέση: καθώς η πυκνότητα του νερού είναι κοντά στο 1 κιλό ανά λίτρο, 1 ppb διαλυμένου αερίου αντιστοιχεί περίπου σε 1 μικρογραμμάριο ανά λίτρο.
- Για να υπολογίσετε από εκεί τον αριθμό των μορίων, χρειάζονται δύο ακόμη σταθερές, η μοριακή μάζα του H2 και ο αριθμός Avogadro. Ο υπολογισμός δείχνει κυρίως πώς μια πολύ μικρή μάζα αντιστοιχεί σε έναν τεράστιο αριθμό μεμονωμένων μορίων.
- Η διαλυτότητα του υδρογόνου στο νερό θέτει ένα φυσικό ανώτατο όριο στη συγκέντρωσή του. Έτσι, οι υψηλότερες τιμές σε ένα φρεσκοπαρασκευασμένο μπουκάλι περιγράφουν μια προσωρινή κατάσταση μετά την ηλεκτρόλυση και όχι μια συγκέντρωση που διατηρείται επ’ αόριστον.
Γιατί μια τιμή PPB δεν σας λέει πόσο υδρογόνο λαμβάνετε
Τα μέρη ανά δισεκατομμύριο και τα μέρη ανά εκατομμύριο περιγράφουν την αναλογία της μάζας του υδρογόνου προς τη μάζα του νερού. Αυτό σημαίνει ότι ο αριθμός σάς λέει πόσο συμπυκνωμένο είναι το νερό, αλλά από μόνος του δεν λέει τίποτα για τη συνολική ποσότητα υδρογόνου που πρόκειται να καταναλώσετε. Δύο προϊόντα Hydrion το δείχνουν ξεκάθαρα: το Core έχει ονομαστική τιμή έως 5.000 ppb για κύκλο 300 ml, ενώ το Pulse φτάνει έως τα 8.000 ppb, αλλά χωρά μόνο 280 ml. Υψηλότερη τιμή ppb σε μικρότερο μπουκάλι δεν σημαίνει αυτομάτως ότι παρέχεται περισσότερο υδρογόνο. Για να το διαπιστώσετε, πρέπει να συμπεριλάβετε τον όγκο στον υπολογισμό, όπως κάνουμε στην επόμενη ενότητα.
Από τα PPB στα χιλιοστόγραμμα: η άμεση μετατροπή
Η μετατροπή βασίζεται σε ένα δεδομένο για το νερό: η πυκνότητά του είναι κοντά στο 1 κιλό ανά λίτρο, επομένως μια συγκέντρωση που μετριέται σε μέρη ανά δισεκατομμύριο κατά μάζα αντιστοιχεί σχεδόν ακριβώς σε μικρογραμμάρια ανά λίτρο (πηγή: Wikipedia, σημειογραφία αναλογιών μερών). Έτσι, αν πολλαπλασιάσετε την ονομαστική τιμή ppb ενός προϊόντος με τον όγκο που καταναλώνετε, σε λίτρα, βρίσκετε απευθείας τη μάζα του διαλυμένου υδρογόνου. Ο ίδιος υπολογισμός ισχύει για κάθε μορφή πόσιμου προϊόντος Hydrion, αρκεί να γνωρίζετε την ονομαστική τιμή ppb και τον όγκο της μερίδας του.
Core: 300 ml στα 5.000 ppb
Πολλαπλασιάζοντας τα 5.000 μικρογραμμάρια ανά λίτρο επί 0,3 λίτρα, βρίσκουμε 1.500 μικρογραμμάρια, δηλαδή περίπου 1,5 mg διαλυμένου H2 σε ένα γεμάτο μπουκάλι 300 ml, στην ονομαστική του συγκέντρωση.
Pulse: 280 ml με τιμή έως 8.000 ppb
Ο κύκλος των 280 ml στο μπουκάλι Pulse, στην πλήρη ρύθμιση των 8.000 ppb διάρκειας 10 λεπτών, αντιστοιχεί σε περίπου 2,2 mg. Αντίθετα, η γρηγορότερη λειτουργία των 5 λεπτών, με ονομαστική τιμή περίπου 4.000 ppb, παρέχει περίπου 1,1 mg από τα ίδια 280 ml. Ο συντομότερος κύκλος δεν είναι μια υποδεέστερη εκδοχή της ίδιας ποσότητας· περιέχει πράγματι περίπου το μισό διαλυμένο υδρογόνο, με περίπου τον μισό χρόνο αναμονής.
NOVA: 2 L με τιμή έως 3.000 ppb
Καθώς η κανάτα NOVA χωρά 2 ολόκληρα λίτρα, ο κύκλος των 20 λεπτών, με τιμή έως 3.000 ppb, αντιστοιχεί σε περίπου 6 mg για όλη την κανάτα. Η ταχύτερη επιλογή των 10 λεπτών, με ονομαστική τιμή περίπου 2.000 ppb, αντιστοιχεί σε περίπου 4 mg στα ίδια 2 λίτρα. Ο μεγαλύτερος όγκος κάνει ουσιαστική διαφορά εδώ: παρόλο που η ονομαστική τιμή ppb του NOVA είναι χαμηλότερη από του Core ή του Pulse, η συνολική μάζα ανά κανάτα είναι μεγαλύτερη, επειδή απλώς υπάρχει περισσότερο νερό που μεταφέρει το διαλυμένο αέριο.
Ταμπλέτες H2: 8 ppm σε 500 ml
Μια ταμπλέτα H2 Hydrion έχει ονομαστική τιμή 8 ppm, δηλαδή 8.000 ppb, όταν διαλύεται σε 500 ml νερού. Με τον ίδιο υπολογισμό, 8.000 μικρογραμμάρια ανά λίτρο επί 0,5 λίτρα, προκύπτουν περίπου 4 mg διαλυμένου υδρογόνου ανά ποτήρι, αφού διαλυθεί εντελώς η ταμπλέτα.
| Προϊόν | Όγκος | Ονομαστική τιμή ppb | Περίπου διαλυμένο H2 |
|---|---|---|---|
| Μπουκάλι Core | 300 ml | 5.000 | ~1,5 mg |
| Μπουκάλι Pulse (λειτουργία 10 λεπτών) | 280 ml | 8.000 | ~2,2 mg |
| Μπουκάλι Pulse (λειτουργία 5 λεπτών) | 280 ml | 4.000 | ~1,1 mg |
| Κανάτα NOVA (κύκλος 20 λεπτών) | 2.000 ml | 3.000 | ~6 mg |
| Κανάτα NOVA (κύκλος 10 λεπτών) | 2.000 ml | 2.000 | ~4 mg |
| Ταμπλέτα H2 | 500 ml | 8.000 (8 ppm) | ~4 mg |
Όταν υπολογίσετε τα χιλιοστόγραμμα για τον όγκο που πραγματικά καταναλώνετε, έχετε έναν αριθμό που σημαίνει το ίδιο ανεξάρτητα από το μπουκάλι, την κανάτα ή την ταμπλέτα από την οποία προέρχεται. Αυτό αποτελεί πιο αξιόπιστη βάση σύγκρισης από την παράθεση τιμών ppb που έχουν μετρηθεί για διαφορετικές μερίδες.
Από τα χιλιοστόγραμμα στα μόρια: πόσα μόρια H2 είναι αυτά;
Για να μετατρέψετε μια ποσότητα σε χιλιοστόγραμμα σε αριθμό μορίων, χρειάζονται δύο ακόμη σταθερές: η μοριακή μάζα του αερίου υδρογόνου, περίπου 2,016 γραμμάρια ανά mol (πηγή: NIST Chemistry WebBook), και ο αριθμός Avogadro, περίπου 6,022 x 10^23 μόρια ανά mol (πηγή: NIST CODATA). Η μοριακή μάζα μετατρέπει μια μάζα σε αριθμό mol και ο αριθμός Avogadro μετατρέπει τα mol σε πραγματικό αριθμό μορίων, οπότε τα δύο βήματα γίνονται διαδοχικά.
Αν εφαρμόσουμε τον υπολογισμό στα περίπου 1,5 mg ανά μπουκάλι του Core: διαιρώντας τα 1,5 mg με 2,016 g ανά mol, βρίσκουμε περίπου 0,00074 mol H2. Πολλαπλασιάζοντας αυτόν τον αριθμό με τον αριθμό Avogadro, βρίσκουμε περίπου 4,5 x 10^20 μόρια, δηλαδή περίπου 450 πεντάκις εκατομμύρια. Πρόκειται για την ίδια φυσική ποσότητα, εκφρασμένη με δύο τρόπους: μία φορά σε μονάδα αρκετά μικρή ώστε να ζυγιστεί σε μια ζυγαριά κουζίνας και μία φορά σε μονάδα φτιαγμένη για την καταμέτρηση μεμονωμένων σωματιδίων. Το μέγεθος του δεύτερου αριθμού δείχνει πόσο μικρό είναι ένα μόριο υδρογόνου και όχι κάποια αλλαγή στην πραγματική ποσότητα υδρογόνου μέσα στο μπουκάλι.
Μάθετε περισσότερα για το τι είναι αυτό το μόριο και γιατί το μικρό του μέγεθος έχει σημασία για τον τρόπο με τον οποίο κινείται μέσα στο νερό, στο επεξηγηματικό άρθρο για το μοριακό υδρογόνο. Αυτή η ενότητα αφορά αποκλειστικά τη μετατροπή μονάδων: δεν λέει τίποτα για το πόσα από αυτά τα μόρια φτάνουν σε έναν συγκεκριμένο ιστό ή χρησιμοποιούνται από τον οργανισμό, ένα ξεχωριστό ερώτημα στο οποίο δεν μπορεί να απαντήσει μόνο ο μαθηματικός υπολογισμός της μετατροπής.
Το ανώτατο όριο: γιατί τα PPB δεν μπορούν να αυξάνονται επ’ αόριστον
Η διαλυτότητα του υδρογόνου στο νερό έχει ένα φυσικό όριο. Η σταθερά του νόμου του Henry για το αέριο υδρογόνο ορίζει αυτό το όριο ισορροπίας, για νερό εκτεθειμένο σε αέριο υδρογόνο σε πίεση περίπου 1 ατμόσφαιρας και σε θερμοκρασία δωματίου, σε περίπου 1,6 mg ανά λίτρο ή περίπου 1.600 ppb (πηγή: NIST Chemistry WebBook, δεδομένα του νόμου του Henry). Ο αριθμός αυτός περιγράφει νερό σε ισορροπία με το αέριο που βρίσκεται από πάνω του: η συγκέντρωσή του σταθεροποιείται στο επίπεδο που ορίζουν οι φυσικοί νόμοι και παραμένει εκεί όσο δεν αλλάζουν οι συνθήκες.
Οι τιμές 5.000 έως 8.000 ppb στα Core, Pulse και στις ταμπλέτες H2 είναι πολύ υψηλότερες από αυτό το όριο ισορροπίας. Αυτό οφείλεται στη χρονική συγκυρία και δεν αποτελεί αντίφαση με τους φυσικούς νόμους: η ηλεκτρόλυση οδηγεί το νερό σε ένα προσωρινό, υπερκορεσμένο επίπεδο μέσα σε ένα σφραγισμένο μπουκάλι, όπου διατηρείται χάρη σε μια μικρή εσωτερική πίεση μέσα στο κλειστό δοχείο. Μόλις ανοίξει το καπάκι και απελευθερωθεί αυτή η πίεση, το διαλυμένο υδρογόνο αρχίζει να επιστρέφει προς το επίπεδο ισορροπίας των περίπου 1.600 ppb. Γι’ αυτό, η αναγραφόμενη τιμή ppb είναι ουσιαστικά μια αρχική τιμή και όχι μια συγκέντρωση που διατηρείται επ’ αόριστον στο νερό. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το πόσο γρήγορα μειώνεται η συγκέντρωση αφού ανοιχτεί το μπουκάλι, δείτε αυτό το άρθρο για το πόσο καιρό παραμένει το υδρογόνο στο νερό.
Τίποτα από αυτά δεν σημαίνει ότι η αναγραφόμενη τιμή ppb είναι ανακριβής· ένα φρεσκοπαρασκευασμένο μπουκάλι ξεκινά πράγματι με την ονομαστική του συγκέντρωση. Στην πράξη, σημασία έχει πόσο σύντομα μετά την παραγωγή θα το πιείτε, καθώς ο χρόνος καθορίζει πόση από την αναγραφόμενη ποσότητα παραμένει διαλυμένη μέχρι να φτάσει σε εσάς. Για να ελέγξετε την πραγματική συγκέντρωση ενός μπουκαλιού αντί να βασιστείτε στις ονομαστικές προδιαγραφές, δείτε αυτόν τον οδηγό για τα όργανα μέτρησης διαλυμένου υδρογόνου· για να δείτε πώς αυξάνονται τα ppb λεπτό προς λεπτό κατά τη διάρκεια ενός κύκλου, δείτε αυτό το άρθρο για τον χρόνο παραγωγής.
Σύγκριση μιας δόσης που καταναλώνεται με την απόδοση μιας μηχανής εισπνοής
Οι μηχανές εισπνοής αναφέρουν την απόδοση υδρογόνου τους ως ρυθμό ροής αερίου, σε χιλιοστόλιτρα αερίου ανά λεπτό. Πρόκειται για διαφορετικό είδος μέτρησης από τη συγκέντρωση ενός διαλύματος, επομένως πρέπει πρώτα να μετατρέψουμε και τις δύο τιμές στην ίδια βάση, δηλαδή σε χιλιοστόγραμμα H2, για να έχει νόημα η σύγκρισή τους. Το επεξηγηματικό άρθρο για τα ppb και ppm καλύπτει την πλευρά της συγκέντρωσης· για την πλευρά του αερίου χρησιμοποιείται η σχέση ιδανικών αερίων μεταξύ πίεσης, όγκου και θερμοκρασίας, η οποία βασίζεται στη γραμμομοριακή σταθερά των αερίων (πηγή: NIST CODATA).
Αν υποθέσουμε ότι η απόδοση μετριέται σε συνθήκες κοντά στη θερμοκρασία δωματίου και την ατμοσφαιρική πίεση, όπως συμβαίνει συνήθως όταν αναφέρεται ένας ρυθμός ροής αερίου, 1 mol αερίου υδρογόνου καταλαμβάνει περίπου 24,5 λίτρα. Έτσι, μια τιμή σε χιλιοστόλιτρα ανά λεπτό μετατρέπεται σε mol ανά λεπτό και, στη συνέχεια, σε χιλιοστόγραμμα ανά λεπτό, αφού ληφθεί υπόψη η μοριακή μάζα του υδρογόνου.
Το Hydrion Zenith δημοσιεύει επτά επίπεδα απόδοσης. Δύο από αυτά, στα 300 ml/min και 600 ml/min, περιγράφονται συγκεκριμένα ως καθαρό υδρογόνο, με δηλωμένη καθαρότητα 99,99%. Με τον υπολογισμό για αυτές τις δύο ρυθμίσεις, η χαμηλότερη αντιστοιχεί σε περίπου 24,7 mg αερίου H2 ανά λεπτό και η υψηλότερη από τις δύο ρυθμίσεις καθαρού υδρογόνου σε περίπου 49,4 mg ανά λεπτό. Οι υπόλοιπες ρυθμίσεις, από 450 έως 1.800 ml/min, περιλαμβάνουν και οξυγόνο. Η σελίδα του προϊόντος δεν αναφέρει τι ποσοστό αυτής της συνολικής ροής είναι υδρογόνο, επομένως δεν υπάρχουν αρκετές πληροφορίες στην πηγή για να μετατραπούν οι συγκεκριμένες ρυθμίσεις σε μάζα υδρογόνου και το παρόν άρθρο δεν κάνει καμία σχετική εκτίμηση.
Σε σύγκριση με τα περίπου 1,5 mg ανά μπουκάλι Core των 300 ml, η χαμηλότερη ρύθμιση εισπνοής καθαρού υδρογόνου παρέχει συγκρίσιμη μάζα αερίου H2 σε λιγότερο από τέσσερα δευτερόλεπτα, ενώ η υψηλότερη από τις δύο ρυθμίσεις καθαρού υδρογόνου το κάνει σε λιγότερο από δύο. Αυτή η διαφορά οφείλεται στην πυκνότητα του αερίου: ένας συγκεκριμένος όγκος καθαρού αερίου υδρογόνου περιέχει πολύ μεγαλύτερη μάζα H2 από τον ίδιο όγκο νερού που μεταφέρει μερικές χιλιάδες μέρη ανά δισεκατομμύριο διαλυμένου αερίου. Πρόκειται για δεδομένο σχετικά με την πυκνότητα και όχι για δήλωση σχετικά με το ποια οδός αξιοποιεί περισσότερο υδρογόνο στον οργανισμό. Όταν πίνετε νερό, το υδρογόνο περνά από το πεπτικό σύστημα, ενώ με την εισπνοή περνά από τους πνεύμονες. Το ότι οι ποσότητες σε χιλιοστόγραμμα είναι ίδιες στα χαρτιά δεν λέει τίποτα για το πόσο υδρογόνο απορροφάται μέσω της κάθε οδού ή για το πώς συγκρίνονται οι δύο οδοί από φυσιολογική άποψη. Η σύγκριση μάζας και η σύγκριση οφέλους είναι δύο διαφορετικά ερωτήματα και εδώ απαντάμε μόνο στο πρώτο.
Κάντε μόνοι σας τον υπολογισμό
Για την πλήρη μετατροπή χρειάζονται μόνο δύο αριθμοί, τους οποίους μπορείτε να βρείτε στις προδιαγραφές σχεδόν κάθε προϊόντος: η ονομαστική τιμή ppb (ή ppm) και ο όγκος που πραγματικά καταναλώνετε. Πολλαπλασιάστε την τιμή ppb με τον όγκο σε λίτρα για να βρείτε τα μικρογραμμάρια και, στη συνέχεια, διαιρέστε με το 1.000 για να βρείτε τα χιλιοστόγραμμα. Έτσι προκύπτει μια τιμή που σημαίνει το ίδιο ανεξάρτητα από το μπουκάλι, την κανάτα ή την ταμπλέτα από την οποία προέρχεται. Η μοριακή μάζα και ο αριθμός Avogadro χρειάζονται μόνο αν θέλετε να προχωρήσετε ένα βήμα παραπέρα και να εκφράσετε την ίδια ποσότητα ως αριθμό μορίων.
Η χρήσιμη συνήθεια είναι να συγκρίνετε χιλιοστόγραμμα και όχι ppb, όποτε αντιπαραβάλλετε την εντυπωσιακή τιμή ενός προϊόντος με εκείνη ενός άλλου. Ένα μπουκάλι με χαμηλότερη ονομαστική τιμή ppb, αλλά με μεγαλύτερη μερίδα, μπορεί να παρέχει περισσότερο συνολικό υδρογόνο από ένα μικρότερο μπουκάλι με πιο εντυπωσιακό αριθμό, και ισχύει εξίσου συχνά και το αντίστροφο. Αυτή ακριβώς είναι η παγίδα που δημιουργεί μια σύγκριση μόνο με βάση την τιμή ppb. Δείτε όλες τις μορφές πόσιμου υδρογόνου της Hydrion στη συλλογή νερού υδρογόνου ή επισκεφθείτε την σελίδα προϊόντος του μπουκαλιού Hydrion Core, όπου θα βρείτε τις προδιαγραφές του για τη διάρκεια του κύκλου και τη χωρητικότητα, μαζί με τους αριθμούς που υπολογίσαμε εδώ. Για περισσότερες αναλύσεις προδιαγραφών από αυτό το κέντρο περιεχομένου, περιηγηθείτε στο ιστολόγιο Νέα για τα υπόλοιπα άρθρα της σειράς «Προδιαγραφές και τρόπος λειτουργίας».