Može li se vodonična voda zamrznuti? Što se događa s vodikom

Da, vodikovu vodu možete staviti u zamrzivač, no zamrzavanje ne čuva otopljeni vodik na isti način na koji čuva samu vodu. Dok se tekućina pretvara u led, isti fizikalni proces koji istiskuje otopljeni zrak iz obične kocke leda istiskuje i otopljeni vodik iz kristala leda koji nastaje, pa je odmrznuta kocka razuman način da dobijete hladnu vodu, ali nepouzdan način da sačuvate vodik koji ste proizveli.

• Led tvori uređenu kristalnu strukturu u kojoj gotovo da nema mjesta za otopljeni plin, pa se tijekom zamrzavanja plin istiskuje iz otopine umjesto da se zatvori u ledu — iz istog razloga obične kocke leda često izgledaju mutno u sredini.
• Hladna tekuća voda zadržava više otopljenog vodika nego topla voda, pa je hlađenje vodikove vode u hladnjaku (bez zamrzavanja) doista koristan način za usporavanje gubitka.
• Vodik je već jedan od plinova koji se najmanje otapaju u vodi i najbrže iz nje izlaze, pa nije dobar kandidat za proces koji se temelji na koncentriranju i istiskivanju otopljenog plina.
• Ovdje ne postoji kontrolirano mjerenje količine vodika koja preživi ciklus zamrzavanja i odmrzavanja, pa je odmrznutu kocku najbolje smatrati običnom hladnom vodom, a ne odmjerenom dozom.

Što se zapravo događa kad se vodonična voda zamrzne

Voda se ne pretvara odjednom u led dok se hladi prema ledištu. Na nekom mjestu u posudi počinje nastajati kristalna fronta i širi se kroz tekućinu. Taj kristal ima vrlo specifičnu, čvrsto uređenu molekularnu strukturu s malo prostora za bilo što što nije molekula vode. Otopljeni plinovi ne uklapaju se u tu rešetku, pa ih led tijekom rasta potiskuje ispred sebe, u vodu koja se još nije zamrznula, umjesto da ih zatvori u led.

Zašto obične kocke leda postaju mutne u sredini

Iz istog razloga obična kocka leda iz kućnog zamrzivača često izgleda prozirno uz rubove, a mutno ili bijelo prema sredini. Otopljeni zrak izlazi iz otopine dok se fronta smrzavanja širi, stvara mikroskopske mjehuriće i ostaje zarobljen ondje gdje se led koji dolazi sa svih strana naposljetku spoji (izvor: Kocka leda — Wikipedia). Morska voda pokazuje još izraženiji primjer istog ponašanja: kad se zamrzava, većina otopljene soli izbacuje se iz kristala leda koji rastu i koncentrira u preostaloj tekućini, odnosno salamuri, umjesto da ostane zarobljena u samom ledu (izvor: Morski led — Wikipedia). Industrijske metode pročišćavanja namjerno se oslanjaju na isto načelo: pri zonskom taljenju pomičuća zona taljenja gura otopljene nečistoće ispred rastuće fronte skrućivanja jer te nečistoće radije ostaju u tekućoj fazi nego u fazi smrzavanja (izvor: Zonsko taljenje — Wikipedia). Zamrzavanje vodikove vode slijedi isti obrazac istiskivanja: plinoviti vodik otopljen u vodi ponaša se poput zraka u kocki leda ili soli u morskoj vodi, a ne poput krutine koja se prenosi dok se voda skrućuje.

Sadrži li zamrznuta vodikova voda i dalje vodik nakon odmrzavanja

Vrijedi razlikovati dvije stvari koje se često svrstavaju zajedno: biti hladan i biti zamrznut. Prema Henryjevu zakonu, topljivost uobičajenih otopljenih plinova u vodi zapravo raste kako se voda hladi u uobičajenom temperaturnom rasponu. Zato plin dulje ostaje otopljen u ohlađenoj boci nego u boci ostavljenoj na sobnoj temperaturi (izvor: Henryjev zakon — Wikipedia). Hydrionove vlastite smjernice o rasipanju vodika navode da hladna voda zadržava otopljeni vodik dulje od tople, da ga najbolje čuva puna i zatvorena posuda s minimalnim zračnim prostorom iznad vode te da mućkanje ili prelijevanje ubrzava gubitak — za cjelovit prikaz utjecaja temperature, posude i rukovanja dok voda ostaje tekuća pogledajte koliko vodik zapravo ostaje u vodi nakon što se proizvede.

Zašto čuvanje hladne tekućine nije isto što i zamrzavanje

Zamrzavanje je drugačiji događaj od samog hlađenja. Proces istiskivanja plina opisan gore pokreće sama promjena agregatnog stanja, a ne niska temperatura, pa se dio otopljenog vodika vjerojatno potiskuje u mikroskopske mjehuriće ili u posljednji džep vode koji se skrućuje, umjesto da ostane ravnomjerno raspoređen u ledu. Vodik je već jedan od najmanjih plinova koje ljudi namjerno otapaju u vodi za piće i jedan od onih koji se u njoj najmanje otapaju, što je jedan od razloga zašto Hydrionove upute preporučuju da se voda popije otprilike pet minuta nakon proizvodnje kako bi se postigao najbolji učinak (izvor: Hydrion Core Boca za vodoničnu vodu — stranica proizvoda). Plin koji tako brzo izlazi iz vode ostavljene na sobnoj temperaturi nije dobar kandidat za proces osmišljen za koncentriranje i istiskivanje otopljenog plina. Ovdje nema dostupnog kontroliranog mjerenja ciklusa zamrzavanja i odmrzavanja, pa je pošten odgovor da je odmrznuta kocka izgubila znatan, teško predvidiv dio vodika, a ne neki točno određen postotak koji se može navesti.

Možete li napraviti kocke leda od vodonične vode

Fizički gledano, da: vodonična voda ulijeva se u kalup za led i zamrzava kao i svaka druga voda. Pitanje je zadržava li dobivena kocka svojstvo vodonične vode, a opisani mehanizam istiskivanja plina upućuje na to da uglavnom ne — otopljeni vodik koncentrira se i potiskuje prema zoni koja se posljednja zamrzava dok kocka nastaje, umjesto da se ravnomjerno zatvori u njoj. Metode izrade prozirnog leda, poput sporog ili usmjerenog zamrzavanja, zapravo djeluju tako da otopljenom plinu daju više vremena da prije zatvaranja leda izađe u još tekuću vodu ili okolni zrak, čime nastaju prozirnije kocke upravo zato što u njima ostaje zarobljeno manje plina — suprotno od onoga što biste željeli postići kad vam je cilj zadržati vodik. Ne postoji praktičan način da se vodonična voda zamrzne u kocke s predvidivim i ujednačenim sadržajem vodika, pa je kocke leda od vodikove vode smislenije smatrati hladnim ledom koji čuva okus i sadržaj minerala nego načinom doziranja vodika.

Pouzdaniji način da vam vodonična voda bude spremna

Ako vam je cilj praktičnost, proizvodnja svježe boce neposredno prije nego što je planirate popiti u potpunosti zaobilazi pitanje zamrzavanja i odmrzavanja jer voda ne mora proći kroz promjenu agregatnog stanja prije nego što dođe do vas. Tako je predviđeno da se upotrebljava boca za vodoničnu vodu Hydrion Core Boca za vodoničnu vodu: pokrenite ciklus elektrolize, a zatim vodu popijte ubrzo nakon toga umjesto da je čuvate za kasnije.

Ako vam je cilj unaprijed rashladiti vodu, hladnjak to omogućuje bez nedostatka koji donosi zamrzivač: voda ostaje u istom tekućem stanju, u kojem niža temperatura doista pomaže da vodik dulje traje, umjesto da se plin istiskuje promjenom agregatnog stanja. Objašnjenje načina na koji boca uopće unosi vodik u vodu potražite u članku kako boce za vodoničnu vodu elektrolizom proizvode otopljeni vodik. A ako vas je zamrzavanje potaknulo da se zapitate kako se otopljeni plin općenito ponaša u vodi, usporedbe u člancima je li vodonična voda gazirana i što mućkanje boce čini otopljenom plinu obrađuju još dva načina na koja se plin oslobađa, kao i pitanje temperature s druge strane raspona u članku kako zagrijavanje vodikove vode utječe na njezin sadržaj vodika.