Koliko vodika zapravo ima u čaši vode s vodikom? (mg i molekule)
Ako već znate PPB vrijednost svoje boce, najizravniji način da odgovorite na pitanje „koliko vodika” jest pretvoriti tu koncentraciju u stvarnu količinu, jer je sama brojka u PPB-u omjer, a ne količina, i ista vrijednost ulivena u dvije različite zapremnine daje dvije različite ukupne količine. Porcija od 300 ml iz boce Hydrion Core s deklariranih 5.000 PPB iznosi oko 1,5 miligrama otopljenog vodika (H2), a u nastavku objašnjavamo odakle dolazi ta brojka, kako isti izračun primijeniti na specifikacije bilo kojeg proizvoda i kako se masa jedne porcije vode za piće uspoređuje s količinom plina koju proizvodi uređaj za inhalaciju.
- Vrijednost koncentracije, bilo u PPB-u ili PPM-u, postaje količina vodika tek kad je pomnožite sa zapremninom koju stvarno popijete, pa usporedba proizvoda samo prema PPB-u može zavarati ako se veličine porcija razlikuju.
- Za pretvorbu PPB-a u miligrame dovoljna je jedna jednostavna veza: budući da je gustoća vode blizu 1 kilogramu po litri, 1 PPB otopljenog plina iznosi približno 1 mikrogram po litri.
- Za izračun broja molekula potrebne su još dvije konstante: molarna masa H2 i Avogadrov broj. Taj izračun uglavnom pokazuje kako sićušna masa odgovara golemom broju pojedinačnih molekula.
- Otopljeni vodik ima fizičku gornju granicu koju određuje njegova topljivost u vodi, pa veće vrijednosti na netom pripremljenoj boci opisuju privremeno stanje nakon elektrolize, a ne vrijednost koju voda zadržava neograničeno dugo.
Zašto vam brojka u PPB-u ne govori koliko vodika unosite
Dijelovi na milijardu i dijelovi na milijun opisuju omjer mase vodika i mase vode, što znači da vam ta brojka govori koliko je voda koncentrirana, ali sama po sebi ne govori ništa o ukupnoj količini vodika koju ćete popiti. Dva Hydrionova proizvoda to jasno pokazuju: Core ima deklariranu vrijednost do 5.000 PPB za ciklus od 300 ml, dok Pulse doseže do 8.000 PPB, ali prima samo 280 ml. Viša vrijednost PPB-a u manjoj boci ne znači automatski da ćete unijeti više vodika. To možete utvrditi jedino tako da u izračun uključite zapremninu, što ćemo učiniti u sljedećem odjeljku.
Od PPB-a do miligrama: izravna pretvorba
Pretvorba se oslanja na jednu činjenicu o vodi: njezina je gustoća blizu 1 kilogramu po litri, pa koncentracija izražena u dijelovima na milijardu prema masi gotovo točno odgovara mikrogramima po litri (izvor: Wikipedia, zapis dijelova na milijardu). Stoga se množenjem deklarirane vrijednosti PPB-a proizvoda sa zapremninom koju pijete, izraženom u litrama, izravno dobiva masa otopljenog vodika. Isti izračun vrijedi za sve Hydrionove formate za vodu za piće kad znate njihovu deklariranu vrijednost PPB-a i zapremninu porcije.
Core: 300 ml pri 5.000 PPB
Množenjem 5.000 mikrograma po litri s 0,3 litre dobiva se 1.500 mikrograma, odnosno oko 1,5 mg otopljenog H2 u punoj boci od 300 ml pri deklariranoj koncentraciji.
Pulse: 280 ml, do 8.000 PPB
Ciklus boce Pulse od 280 ml pri punoj vrijednosti od 8.000 PPB, u trajanju od 10 minuta, iznosi približno 2,2 mg, dok brži način rada od 5 minuta, s deklariranom vrijednošću od oko 4.000 PPB, daje približno 1,1 mg iz istih 280 ml. Kraći ciklus nije slabija verzija koja daje istu količinu; doista sadrži otprilike upola manje otopljenog vodika za otprilike upola kraće vrijeme čekanja.
NOVA: 2 l, do 3.000 PPB
Budući da vrč NOVA prima puna 2 litra, njegov ciklus od 20 minuta, pri vrijednosti do 3.000 PPB, iznosi oko 6 mg za cijeli vrč, dok brža opcija od 10 minuta, s deklariranom vrijednošću od približno 2.000 PPB, daje oko 4 mg u istih 2 litre. Veća zapremnina ovdje zaista čini razliku: iako je vrijednost PPB-a za NOVA niža nego za Core ili Pulse, ukupna masa po vrču veća je jer više vode sadrži otopljeni plin.
H2 tablete: 8 PPM-a u 500 ml
Za Hydrion H2 tabletu deklarirana je vrijednost od 8 PPM-a, što odgovara 8.000 PPB-a kada se tableta otopi u 500 ml vode. Primjenom istog izračuna — 8.000 mikrograma po litri pomnoženo s 0,5 litre — dobiva se oko 4 mg otopljenog vodika po čaši kad se tableta potpuno otopi.
| Proizvod | Zapremnina | Deklarirana vrijednost PPB-a | Približna količina otopljenog H2 |
|---|---|---|---|
| Boca Core | 300 ml | 5.000 | ~1,5 mg |
| Boca Pulse (način rada od 10 min) | 280 ml | 8.000 | ~2,2 mg |
| Boca Pulse (način rada od 5 min) | 280 ml | 4.000 | ~1,1 mg |
| Vrč NOVA (ciklus od 20 min) | 2.000 ml | 3.000 | ~6 mg |
| Vrč NOVA (ciklus od 10 min) | 2.000 ml | 2.000 | ~4 mg |
| H2 tableta | 500 ml | 8.000 (8 PPM-a) | ~4 mg |
Kad izračunate količinu u miligramima za zapremninu koju stvarno pijete, dobivate brojku koja znači isto bez obzira na to potječe li iz boce, vrča ili tablete. To je poštenija osnova za usporedbu od uspoređivanja vrijednosti PPB-a izmjerenih za različite veličine porcija.
Od miligrama do molekula: koliko je to molekula H2?
Za pretvorbu količine izražene u miligramima u broj molekula potrebne su još dvije konstante: molarna masa plinovitog vodika, oko 2,016 grama po molu (izvor: NIST Chemistry WebBook), i Avogadrov broj, oko 6,022 x 10^23 molekula po molu (izvor: NIST CODATA). Molarna masa pretvara masu u broj molova, a Avogadrov broj pretvara molove u stvaran broj molekula, pa se ta dva koraka izvode jedan za drugim.
Primijenimo li izračun na približno 1,5 mg po boci Core: dijeljenjem 1,5 mg s 2,016 g po molu dobiva se oko 0,00074 mola H2, a množenjem tog iznosa s Avogadrovim brojem dobiva se približno 4,5 x 10^20 molekula, odnosno oko 450 trilijuna. Riječ je o istoj fizičkoj količini opisanoj na dva načina: jednom jedinicom dovoljno malom da se može izvagati na kuhinjskoj vagi, a drugi put jedinicom namijenjenom brojanju pojedinačnih čestica. Veličina drugog broja odražava koliko je mala pojedinačna molekula vodika, a ne promjenu stvarne količine vodika u boci.
Saznajte više o tome što je ta molekula i zašto je njezina mala veličina važna za njezino kretanje kroz vodu u ovom objašnjenju molekularnog vodika. Ovaj je odjeljak samo vježba pretvaranja mjernih jedinica: ne govori ništa o tome koliko tih molekula dospijeva do određenog tkiva ili ih tijelo iskoristi. To je zasebno pitanje na koje sam izračun pretvorbe ne može odgovoriti.
Gornja granica: zašto vrijednost PPB-a ne može neprestano rasti
Topljivost vodika u vodi ima fizičku granicu, a Henryjeva konstanta za plinoviti vodik određuje tu ravnotežnu granicu za vodu izloženu vodiku pri tlaku od oko 1 atmosfere i sobnoj temperaturi na približno 1,6 mg po litri, odnosno oko 1.600 PPB-a (izvor: NIST Chemistry WebBook, podaci o Henryjevu zakonu). Ta brojka opisuje vodu u ravnoteži s plinom iznad nje, koja je na koncentraciji do koje dolazi prema fizikalnim zakonima i na kojoj ostaje sve dok se uvjeti ne promijene.
Vrijednosti od 5.000 do 8.000 PPB-a za Core, Pulse i H2 tablete znatno su iznad te ravnotežne granice. Razlog je u vremenu, a ne u proturječju s fizikalnim zakonima: elektroliza dovodi zatvorenu bocu u privremeno prezasićeno stanje koje održava mala količina unutarnjeg tlaka u zatvorenoj posudi. Kad se čep skine i tlak oslobodi, otopljeni vodik počinje se vraćati prema ravnotežnoj razini od oko 1.600 PPB-a. Zato deklarirana vrijednost PPB-a označava početno stanje, a ne brojku koju voda zadržava neograničeno dugo. Više o tome koliko brzo ta vrijednost pada nakon otvaranja boce pročitajte u ovom članku o tome koliko dugo vodik ostaje u vodi.
Ništa od ovoga ne znači da je deklarirana vrijednost PPB-a netočna; svježe pripremljena boca doista počinje s deklariranom koncentracijom. U praksi je važno koliko brzo nakon pripreme popijete vodu jer upravo to određuje koliki je dio deklarirane količine još otopljen kad dospije do vas. Ako želite provjeriti stvarnu koncentraciju u boci umjesto da se oslonite na deklariranu specifikaciju, pogledajte ovaj vodič za mjerače otopljenog vodika; a ako vas zanima kako se PPB povećava iz minute u minutu tijekom jednog ciklusa, pročitajte ovaj članak o vremenu proizvodnje.
Usporedba količine za piće s izlazom uređaja za inhalaciju
Uređaji za inhalaciju iskazuju izlaznu količinu vodika kao protok plina, u mililitrima plina u minuti. To je drukčija vrsta mjere od koncentracije otopljenog plina, pa obje brojke treba preračunati na istu osnovu — miligrame H2 — prije nego što ih ima smisla uspoređivati. Objašnjenje PPB-a i PPM-a obrađuje koncentraciju; za plin se koristi odnos između tlaka, zapremnine i temperature koji opisuje zakon idealnog plina, a temelji se na molarnoj plinskoj konstanti (izvor: NIST CODATA).
Uz pretpostavku da je izlazni plin blizu sobne temperature i atmosferskog tlaka, što je uobičajena osnova za iskazivanje protoka plina, 1 mol plinovitog vodika zauzima oko 24,5 litara. Stoga se određena vrijednost u mililitrima u minuti može pretvoriti u molove u minuti, a zatim, primjenom molarne mase vodika, u miligrame u minuti.
Hydrion Zenith ima sedam deklariranih izlaznih razina, a dvije od njih — 300 ml/min i 600 ml/min — posebno su opisane kao čisti vodik, uz navodnu čistoću od 99,99 %. Izračun za te dvije postavke daje približno 24,7 mg plinovitog H2 u minuti za nižu, odnosno približno 49,4 mg u minuti za višu od dviju postavki s čistim vodikom. U preostalim postavkama, od 450 do 1.800 ml/min, miješa se kisik, a na stranici proizvoda nije navedeno koji udio tog ukupnog protoka čini vodik. Zato iz dostupnih podataka nije moguće pretvoriti te postavke u masu vodika i u ovom članku ne nagađamo o toj vrijednosti.
U usporedbi s približno 1,5 mg u boci Core od 300 ml, niža postavka inhalacije čistog vodika isporučuje usporedivu masu plinovitog H2 za manje od četiri sekunde, a viša od dviju postavki s čistim vodikom za manje od dvije sekunde. Razlika se svodi na gustoću plina: isti volumen čistog plinovitog vodika sadrži znatno veću masu H2 od jednakog volumena vode s nekoliko tisuća dijelova na milijardu otopljenog plina. To je činjenica o gustoći, a ne tvrdnja o tome kojim se putem tijelo više koristi vodikom. Pijenjem vodik prolazi kroz probavni sustav, a udisanjem kroz pluća; podudaranje količina u miligramima na papiru ne govori koliko se vodika apsorbira jednim ili drugim putem ni kakva je fiziološka usporedba tih dvaju načina. Usporedba masa i usporedba koristi dva su različita pitanja, a ovdje odgovaramo samo na prvo.
Samostalni izračun
Za potpuni izračun potrebne su samo dvije brojke koje možete pronaći u specifikacijama gotovo svakog proizvoda: deklarirana vrijednost PPB-a (ili PPM-a) i zapremnina koju stvarno pijete. Pomnožite vrijednost PPB-a sa zapremninom u litrama da biste dobili mikrograme, podijelite s 1.000 da biste dobili miligrame i dobit ćete brojku koja znači isto bez obzira na to potječe li iz boce, vrča ili tablete. Molarna masa i Avogadrov broj potrebni su samo ako želite napraviti i sljedeći korak te istu količinu prikazati kao broj molekula.
Navika koju vrijedi usvojiti jest uspoređivati miligrame, a ne PPB, kad god uspoređujete glavnu istaknutu brojku jednog proizvoda s brojkom drugog. Boca s nižom deklariranom vrijednošću PPB-a, ali većom zapremninom porcije, može isporučiti više ukupnog vodika nego manja boca s privlačnijom brojkom, a jednako često vrijedi i obrnuto — upravo je to zamka koju stvara usporedba samih vrijednosti PPB-a. Pregledajte cijelu ponudu Hydrionovih formata za vodu za piće u kolekciji vode s vodikom ili posjetite stranicu proizvoda Hydrion Core za specifikacije vremena ciklusa i kapaciteta uz brojke obrađene u ovom članku. Za više analiza specifikacija u ovom tematskom nizu pregledajte blog Novosti i ostale članke iz serije „Specifikacije i način rada”.