Kuinka paljon vetyä lasillisessa vetyvettä on? (mg ja molekyylit)

Jos tiedät jo pullosi PPB-arvon, suorin tapa vastata kysymykseen ”kuinka paljon vetyä” on muuntaa pitoisuus todelliseksi määräksi. PPB-luku on itsessään suhdeluku, ei määrä, ja sama arvo kahteen erikokoiseen tilavuuteen kaadettuna tarkoittaa kahta eri kokonaismäärää. 300 ml:n annos Hydrion Core Vetyvesipullosta, jonka ilmoitettu arvo on 5 000 PPB, sisältää noin 1,5 milligrammaa liuennutta vetyä (H2). Alla käydään läpi, mistä tämä luku tulee, miten saman muunnoksen voi tehdä minkä tahansa tuotteen teknisten tietojen perusteella ja miten juotavan annoksen massa vertautuu vetyhengityskoneen tuottaman kaasun massaan.

• Pitoisuusarvo, ilmoitettiinpa se PPB- tai PPM-yksikkönä, kertoo vedyn määrän vasta, kun kerrot sen juomasi veden tilavuudella. Siksi tuotteiden vertailu pelkän PPB-arvon perusteella voi johtaa harhaan, jos niiden annoskoot eroavat toisistaan.
• PPB-arvon muuntaminen milligrammoiksi perustuu yksinkertaiseen suhteeseen: koska veden tiheys on lähellä yhtä kilogrammaa litrassa, yksi PPB liuennutta kaasua vastaa noin yhtä mikrogrammaa litrassa.
• Molekyylimäärän laskemiseen tarvitaan lisäksi kaksi vakiota: H2:n moolimassa ja Avogadron vakio. Lasku havainnollistaa ennen kaikkea sitä, kuinka pieni massa vastaa valtavaa yksittäisten molekyylien määrää.
• Veteen liuenneen vedyn määrällä on fysikaalinen yläraja, jonka asettaa sen liukoisuus veteen. Siksi vastavalmistetusta pullosta ilmoitetut korkeammat arvot kuvaavat tilapäistä elektrolyysin jälkeistä tilaa, eivät lukua, jonka vesi säilyttää loputtomiin.

Miksi PPB-luku ei kerro, kuinka paljon vetyä saat

PPB ja PPM kuvaavat vedyn massan suhdetta veden massaan. Luku kertoo siis veden pitoisuuden, mutta ei yksinään ilmaise juomasi vedyn kokonaismäärää. Kaksi Hydrion-tuotetta havainnollistaa asian suoraan: Coren nimellisarvo on enintään 5 000 PPB 300 ml:n ohjelmassa, kun taas Pulse yltää enintään 8 000 PPB:hen, mutta sen tilavuus on vain 280 ml. Korkeampi PPB-arvo pienemmässä pullossa ei automaattisesti tarkoita, että saat enemmän vetyä. Se selviää vasta, kun laskennassa huomioidaan myös tilavuus, kuten seuraavassa osiossa tehdään.

PPB-arvosta milligrammoiksi: suora muunnos

Muunnos perustuu yhteen veden ominaisuuteen: sen tiheys on lähellä yhtä kilogrammaa litrassa. Siksi massan osina ilmoitettu pitoisuus vastaa lähes täsmälleen mikrogrammoja litrassa (lähde: Wikipedia, osina ilmoitettu pitoisuus). Kun siis kerrot tuotteen ilmoitetun PPB-arvon juomasi veden tilavuudella litroina, saat suoraan liuenneen vedyn massan. Sama laskutoimitus toimii kaikille Hydrionin juotaville tuotteille, kun tiedät niiden ilmoitetun PPB-arvon ja annostilavuuden.

Core: 300 ml, 5 000 PPB

Kun 5 000 mikrogrammaa litrassa kerrotaan 0,3 litralla, tulokseksi saadaan 1 500 mikrogrammaa eli noin 1,5 mg liuennutta H2:ta täydessä 300 ml:n pullossa ilmoitetulla pitoisuudella.

Pulse: 280 ml, enintään 8 000 PPB

Pulse-pullon 280 ml:n ohjelmasta, jonka täysi 8 000 PPB:n pitoisuus saavutetaan 10 minuutissa, saadaan noin 2,2 mg. Nopeampi 5 minuutin tila, jonka ilmoitettu arvo on noin 4 000 PPB, tuottaa samasta 280 ml:sta lähempänä 1,1 mg. Lyhyempi ohjelma ei ole sama määrä hieman pienempänä versiona, vaan siinä on todella noin puolet vähemmän liuennutta vetyä, ja odotusaikakin on suunnilleen puolet lyhyempi.

NOVA: 2 l, enintään 3 000 PPB

Koska NOVA-kannuun mahtuu täydet 2 litraa, sen 20 minuutin ohjelma tuottaa enintään 3 000 PPB:n pitoisuudella noin 6 mg koko kannulliseen. Nopeampi 10 minuutin vaihtoehto, jonka ilmoitettu arvo on noin 2 000 PPB, tuottaa samasta 2 litrasta noin 4 mg. Suurella tilavuudella on tässä todellinen merkitys: vaikka NOVAn PPB-arvo on Corea ja Pulsea pienempi, vedyn kokonaismassa kannullista kohden on suurempi, koska kaasua sisältävää vettä on yksinkertaisesti enemmän.

H2-tabletit: 8 PPM 500 ml:ssa

Hydrion H2 -tabletin ilmoitettu arvo on 8 PPM eli sama kuin 8 000 PPB, kun tabletti liuotetaan 500 ml:aan vettä. Kun 8 000 mikrogrammaa litrassa kerrotaan 0,5 litralla, tulokseksi saadaan noin 4 mg liuennutta vetyä lasillista kohden, kun tabletti on liuennut kokonaan.

Tuote	Tilavuus	Ilmoitettu PPB-arvo	Liuennutta H2:ta noin
Core-pullo	300 ml	5 000	~1,5 mg
Pulse-pullo (10 min:n tila)	280 ml	8 000	~2,2 mg
Pulse-pullo (5 min:n tila)	280 ml	4 000	~1,1 mg
NOVA-kannu (20 min:n ohjelma)	2 000 ml	3 000	~6 mg
NOVA-kannu (10 min:n ohjelma)	2 000 ml	2 000	~4 mg
H2-tabletti	500 ml	8 000 (8 PPM)	~4 mg

Kun olet laskenut todella juomasi vesimäärän sisältämän vedyn milligrammoina, sinulla on luku, joka tarkoittaa samaa riippumatta siitä, mistä pullosta, kannusta tai tabletista vety on peräisin. Se on rehellisempi vertailuperuste kuin eri annoskokojen PPB-arvojen asettaminen rinnakkain.

Milligrammoista molekyyleiksi: kuinka monta H2-molekyyliä se on?

Milligrammamäärän muuttaminen molekyylimääräksi vaatii kaksi muuta vakiota: vetykaasun moolimassan, noin 2,016 grammaa moolia kohden (lähde: NIST Chemistry WebBook), ja Avogadron vakion, noin 6,022 x 10^23 molekyyliä moolia kohden (lähde: NIST CODATA). Moolimassa muuntaa massan mooleiksi, ja Avogadron vakio muuntaa moolit molekyylien lukumääräksi. Nämä kaksi vaihetta tehdään siis peräkkäin.

Kun lasku tehdään Coren noin 1,5 mg:n pullokohtaiselle määrälle, jakamalla 1,5 mg moolimassalla 2,016 g/mol saadaan noin 0,00074 moolia H2:ta. Kun tämä kerrotaan Avogadron vakiolla, tulokseksi saadaan noin 4,5 x 10^20 molekyyliä eli noin 450 kvintiljoonaa. Kyse on samasta fysikaalisesta määrästä kuvattuna kahdella tavalla: ensin yksiköllä, joka on riittävän pieni keittiövaa'alla punnittavaksi, ja sitten yksiköllä, joka sopii yksittäisten hiukkasten laskemiseen. Jälkimmäisen luvun suuruus kertoo siitä, kuinka pieni yksittäinen vetymolekyyli on, ei siitä, että pullossa todella olevan vedyn määrä olisi muuttunut.

Lue lisää siitä, mitä kyseinen molekyyli oikeastaan on ja miksi sen pienellä koolla on merkitystä sen liikkuessa vedessä, tästä molekyylivetyä käsittelevästä selityksestä. Tämä osio käsittelee yksiköiden muuntamista: se ei kerro, kuinka moni näistä molekyyleistä päätyy tiettyyn kudokseen tai tulee elimistön käyttöön. Pelkkä muunnoslasku ei voi vastata tähän erilliseen kysymykseen.

Yläraja: miksi PPB-arvo ei voi vain kasvaa loputtomiin

Vedyn liukoisuudella veteen on fysikaalinen raja. Vetykaasun Henryn lain vakion perusteella tämä tasapainotila, kun vettä pidetään avoimena vetykaasulle noin yhden ilmakehän paineessa ja huoneenlämmössä, on noin 1,6 mg litrassa eli noin 1 600 PPB (lähde: NIST Chemistry WebBook, Henryn lain tiedot). Luku kuvaa vettä, joka on tasapainossa yläpuolellaan olevan kaasun kanssa: sen pitoisuus asettuu fysiikan määräämälle tasolle ja pysyy siinä niin kauan kuin olosuhteet eivät muutu.

Coren, Pulsen ja H2-tablettien 5 000–8 000 PPB:n arvot ovat selvästi tätä tasapainorajaa suurempia. Syynä on ajoitus, ei ristiriita fysiikan kanssa: elektrolyysi saa suljetun pullon hetkellisesti ylikyllästyneeseen tilaan, jota suljetun astian sisäinen pieni paine ylläpitää. Kun korkki irrotetaan ja paine vapautuu, liuennut vety alkaa palata kohti noin 1 600 PPB:n tasapainotasoa. Siksi etikettiin merkitty PPB-arvo on lähtötilanne, ei luku, jonka vesi säilyttää loputtomiin. Lisätietoja siitä, kuinka nopeasti pitoisuus laskee pullon avaamisen jälkeen, on tässä artikkelissa, joka käsittelee vedyn säilymistä vedessä.

Mikään tästä ei tarkoita, että ilmoitettu PPB-arvo olisi epätarkka; vastavalmistetun pullon pitoisuus todella vastaa ilmoitettua arvoa. Käytännössä olennaista on, kuinka pian tuotannon jälkeen juot veden, sillä ajoitus ratkaisee, kuinka suuri osa ilmoitetusta määrästä on yhä liuenneena, kun vesi päätyy sinulle. Jos haluat tarkistaa pullon todellisen pitoisuuden ilmoitetun arvon sijaan, katso tämä liuenneen vedyn mittareita käsittelevä opas. Jos taas haluat nähdä, miten PPB-arvo kasvaa minuutti minuutilta yhden ohjelman aikana, lue tämä tuotantoaikaa käsittelevä artikkeli.

Juotavan annoksen vertaaminen vetyhengityskoneen tuottoon

Hengityskoneiden vetyntuotto ilmoitetaan kaasun virtausnopeutena eli kaasun millilitroina minuutissa. Se on erilainen mittaustapa kuin liuenneen kaasun pitoisuus, joten luvut on muunnettava samalle perustalle eli H2:n milligrammoiksi, ennen kuin niitä voidaan mielekkäästi verrata. PPB- ja PPM-arvoja käsittelevä selitys käy läpi tämän vertailun pitoisuuspuolen. Kaasupuolella käytetään ideaalikaasun suhdetta kaasun paineen, tilavuuden ja lämpötilan välillä, ja lasku perustuu kaasuvakioon (lähde: NIST CODATA).

Kun oletetaan, että kaasu on lähellä huoneenlämpöä ja ilmanpainetta, jotka ovat kaasun virtausnopeuden ilmoittamisen vakioperusteet, yksi mooli vetykaasua vie noin 24,5 litraa. Näin tietty millilitramäärä minuutissa voidaan muuntaa mooleiksi minuutissa ja edelleen milligrammoiksi minuutissa, kun mukaan otetaan vedyn moolimassa.

Hydrion Zenithille ilmoitetaan seitsemän tuottotasoa, joista kahden, 300 ml/min ja 600 ml/min, sanotaan tuottavan nimenomaan puhdasta vetyä, jonka ilmoitettu puhtaus on 99,99 %. Kun lasku tehdään näille kahdelle asetukselle, alempi niistä tuottaa noin 24,7 mg vetykaasua minuutissa ja korkeampi puhtaan vedyn asetus noin 49,4 mg minuutissa. Muissa asetuksissa, joiden virtausnopeus on 450–1 800 ml/min, vetyyn sekoittuu happea. Tuotesivulla ei ilmoiteta, kuinka suuri osa tästä yhdistetystä virtauksesta on vetyä, joten lähdetiedoista ei voi laskea näiden asetusten tuottamaa vetymassaa, eikä tässä artikkelissa arvata lukua.

Kun alempaa puhtaan vedyn hengitysasetusta verrataan Coren pullon noin 1,5 mg:aan 300 ml:aa kohden, asetus tuottaa vastaavan massan H2-kaasua alle neljässä sekunnissa. Korkeammalla kahdesta puhtaan vedyn asetuksesta siihen kuluu alle kaksi sekuntia. Ero johtuu kaasun tiheydestä: sama tilavuus puhdasta vetykaasua sisältää paljon enemmän H2-massaa kuin sama tilavuus vettä, jossa on muutama tuhat miljardisosaa liuennutta kaasua. Tämä on tiheyteen liittyvä tosiasia, ei väite siitä, kumpi reitti saa elimistön käyttämään enemmän vetyä. Juomalla vety kulkee ruoansulatuskanavan kautta, kun taas hengitettynä se kulkee keuhkojen kautta. Milligrammamäärien vertaaminen paperilla ei kerro, kuinka paljon vetyä imeytyy kummankin reitin kautta tai miten reitit eroavat fysiologisesti. Massan vertailu ja vaikutusten vertailu ovat kaksi eri kysymystä, ja tässä vastataan vain ensimmäiseen.

Laske itse

Koko muunnokseen tarvitaan vain kaksi lukua, jotka löytyvät lähes minkä tahansa tuotteen teknisistä tiedoista: ilmoitettu PPB-arvo (tai PPM-arvo) ja todella juomasi veden tilavuus. Kerro PPB-arvo tilavuudella litroina, niin saat mikrogrammat. Jaa tulos 1 000:lla, niin saat milligrammat – luvun, jolla on sama merkitys riippumatta siitä, mistä pullosta, kannusta tai tabletista se on peräisin. Moolimassaa ja Avogadron vakiota tarvitaan vain, jos haluat jatkaa laskua ja muuntaa saman määrän molekyyleiksi.

Kannattaa verrata milligrammoja, ei PPB-arvoja, aina kun asetat yhden tuotteen näkyvimmän lukeman toisen rinnalle. Pienemmän ilmoitetun PPB-arvon pullo voi suuremman annostilavuutensa ansiosta tuottaa enemmän vetyä kuin pienempi pullo, jonka lukema näyttää vaikuttavammalta – ja myös päinvastainen pitää yhtä usein paikkansa. Juuri tähän pelkkä PPB-arvojen vertailu voi johtaa. Tutustu kaikkiin Hydrionin juotaviin tuotteisiin vetyvesivalikoimassa tai katso Hydrion Core Vetyvesipullon tuotesivulta ohjelmien kestot ja tilavuus tämän artikkelin laskelmien rinnalla. Lisää tämän sisältökokonaisuuden tuotetietojen erittelyjä löydät Uutiset-blogin Specs & How It Works -sarjasta.