Quanto idrogeno c'è in un bicchiere d'acqua idrogenata? (mg e molecole)
Se conosci già il valore in PPB della tua bottiglia, il modo più diretto per rispondere alla domanda «quanto idrogeno?» è trasformare quella concentrazione in una quantità effettiva, perché un valore in PPB, da solo, è un rapporto, non una quantità, e versando la stessa concentrazione in due volumi diversi si ottengono due quantità totali diverse. Una porzione da 300 ml preparata con una bottiglia Hydrion Core con una concentrazione nominale di 5.000 PPB corrisponde a circa 1,5 milligrammi di idrogeno disciolto (H2). Di seguito spieghiamo da dove viene questo valore, come eseguire la stessa conversione usando le specifiche di qualsiasi prodotto e come confrontare, in termini di massa, una dose da bere con il gas erogato da una macchina per inalazione.
- Una concentrazione, espressa in PPB o PPM, diventa una quantità di idrogeno solo quando la si moltiplica per il volume che si beve effettivamente. Perciò, confrontare i prodotti solo in base ai PPB può essere fuorviante quando le porzioni hanno volumi diversi.
- Per convertire i PPB in milligrammi basta una semplice relazione: poiché la densità dell'acqua è vicina a 1 chilogrammo per litro, 1 PPB di gas disciolto corrisponde a circa 1 microgrammo per litro.
- Per passare da lì al numero di molecole servono altre due costanti, la massa molare di H2 e il numero di Avogadro. Il calcolo mostra soprattutto come a una massa minuscola possa corrispondere un numero enorme di singole molecole.
- L'idrogeno disciolto ha un limite fisico determinato dalla sua solubilità in acqua. Perciò, i valori più alti indicati per una bottiglia appena preparata descrivono una condizione temporanea successiva all'elettrolisi, non una concentrazione che l'acqua mantiene all'infinito.
Perché un valore in PPB non indica quanto idrogeno stai assumendo
Le parti per miliardo e le parti per milione descrivono il rapporto tra la massa dell'idrogeno e quella dell'acqua. Il valore indica quindi quanto è concentrata l'acqua, ma da solo non dice nulla sulla quantità totale di idrogeno che stai per bere. Due prodotti Hydrion lo dimostrano chiaramente: Core è indicata con una concentrazione fino a 5.000 PPB per un ciclo da 300 ml, mentre Pulse raggiunge fino a 8.000 PPB ma contiene solo 280 ml. Un valore in PPB più alto in una bottiglia più piccola non significa automaticamente che venga erogato più idrogeno. Per scoprirlo bisogna includere il volume nel calcolo, come vedremo nella sezione successiva.
Dai PPB ai milligrammi: la conversione diretta
La conversione si basa su un dato relativo all'acqua: la sua densità è vicina a 1 chilogrammo per litro, quindi una concentrazione misurata in parti per miliardo in massa corrisponde quasi esattamente a microgrammi per litro (fonte: Wikipedia, notazione delle parti). Moltiplicando il valore nominale in PPB di un prodotto per il volume che si beve, espresso in litri, si ottiene direttamente la massa di idrogeno disciolto. Lo stesso calcolo vale per ogni formato Hydrion da bere, una volta noti i PPB nominali e il volume della porzione.
Core: 300 ml a 5.000 PPB
Moltiplicando 5.000 microgrammi per litro per 0,3 litri si ottengono 1.500 microgrammi, ovvero circa 1,5 mg di H2 disciolto in una bottiglia piena da 300 ml alla concentrazione nominale.
Pulse: 280 ml fino a 8.000 PPB
Il ciclo della bottiglia Pulse da 280 ml, con la modalità da 10 minuti che raggiunge gli 8.000 PPB, corrisponde a circa 2,2 mg; la modalità più rapida da 5 minuti, indicata a circa 4.000 PPB, eroga invece circa 1,1 mg negli stessi 280 ml. Il ciclo più breve non è una versione ridotta della stessa quantità: contiene davvero circa la metà dell'idrogeno disciolto e richiede circa la metà del tempo.
NOVA: 2 L fino a 3.000 PPB
Poiché la caraffa NOVA contiene 2 litri interi, il suo ciclo da 20 minuti, fino a 3.000 PPB, corrisponde a circa 6 mg per l'intera caraffa; l'opzione più rapida da 10 minuti, indicata a circa 2.000 PPB, equivale a circa 4 mg negli stessi 2 litri. Il volume maggiore fa davvero la differenza: anche se il valore in PPB di NOVA è inferiore a quello di Core o Pulse, la massa totale per caraffa è maggiore perché c'è semplicemente più acqua che trasporta il gas disciolto.
Compresse H2: 8 PPM in 500 ml
Una compressa H2 Hydrion è indicata con una concentrazione di 8 PPM, pari a 8.000 PPB, disciolta in 500 ml d'acqua. Applicando la stessa moltiplicazione, 8.000 microgrammi per litro per 0,5 litri, si ottengono circa 4 mg di idrogeno disciolto per bicchiere, una volta che la compressa si è sciolta completamente.
| Prodotto | Volume | PPB nominali | H2 disciolto, circa |
|---|---|---|---|
| Bottiglia Core | 300 ml | 5.000 | ~1,5 mg |
| Bottiglia Pulse (modalità da 10 min) | 280 ml | 8.000 | ~2,2 mg |
| Bottiglia Pulse (modalità da 5 min) | 280 ml | 4.000 | ~1,1 mg |
| Caraffa NOVA (ciclo da 20 min) | 2.000 ml | 3.000 | ~6 mg |
| Caraffa NOVA (ciclo da 10 min) | 2.000 ml | 2.000 | ~4 mg |
| Compressa H2 | 500 ml | 8.000 (8 PPM) | ~4 mg |
Una volta calcolati i milligrammi nel volume che bevi effettivamente, hai un valore che significa la stessa cosa indipendentemente dalla bottiglia, dalla caraffa o dalla compressa da cui proviene. È una base di confronto più affidabile che mettere a confronto valori in PPB calcolati per porzioni di volume diverso.
Dai milligrammi alle molecole: quante molecole di H2 sono?
Per convertire una quantità in milligrammi nel numero di molecole servono altre due costanti: la massa molare dell'idrogeno gassoso, pari a circa 2,016 grammi per mole (fonte: NIST Chemistry WebBook), e il numero di Avogadro, pari a circa 6,022 x 10^23 molecole per mole (fonte: NIST CODATA). La massa molare converte una massa in moli, mentre il numero di Avogadro converte le moli in un conteggio effettivo di molecole: i due passaggi si eseguono quindi uno dopo l'altro.
Applicando il calcolo agli 1,5 mg circa per bottiglia di Core: dividendo 1,5 mg per 2,016 g per mole si ottengono circa 0,00074 moli di H2; moltiplicando questo valore per il numero di Avogadro si ottengono circa 4,5 x 10^20 molecole, ovvero circa 450 trilioni. È la stessa quantità fisica descritta in due modi: una volta con un'unità abbastanza piccola da poter essere pesata su una bilancia da cucina e una volta con un'unità usata per contare singole particelle. La grandezza del secondo numero riflette quanto è piccola una singola molecola di idrogeno, non un cambiamento nella quantità di idrogeno effettivamente contenuta nella bottiglia.
Scopri di più su che cosa sia questa molecola e perché le sue dimensioni ridotte siano importanti per il modo in cui si muove nell'acqua leggendo questa guida all'idrogeno molecolare. Questa sezione si limita a un esercizio di conversione delle unità: non dice nulla su quante di quelle molecole raggiungano un determinato tessuto o vengano utilizzate dall'organismo. È una domanda distinta a cui i soli calcoli di conversione non possono rispondere.
Il limite: perché i PPB non possono continuare a salire
La solubilità dell'idrogeno in acqua ha un limite fisico e, secondo la costante della legge di Henry per l'idrogeno gassoso, il limite a riposo per l'acqua lasciata esposta all'idrogeno gassoso a circa 1 atmosfera e a temperatura ambiente è pari a circa 1,6 mg per litro, ovvero circa 1.600 PPB (fonte: NIST Chemistry WebBook, dati sulla legge di Henry). Questo valore descrive l'acqua in equilibrio con il gas sovrastante: raggiunge la concentrazione a cui si assesta in base alle leggi fisiche e la mantiene finché le condizioni non cambiano.
I valori da 5.000 a 8.000 PPB di Core, Pulse e delle compresse H2 superano ampiamente questo limite a riposo. Non c'è però contraddizione con le leggi fisiche: dipende dai tempi. L'elettrolisi porta una bottiglia sigillata in uno stato temporaneo di sovrasaturazione, mantenuto da una piccola pressione interna nel contenitore chiuso. Quando si toglie il tappo e la pressione si disperde, l'idrogeno disciolto inizia a tornare verso il livello a riposo di circa 1.600 PPB. Ecco perché il valore in PPB indicato in etichetta è un punto di partenza, non una concentrazione che l'acqua mantiene all'infinito. Per saperne di più sulla rapidità con cui la concentrazione diminuisce una volta aperta la bottiglia, leggi questo articolo su quanto a lungo l'idrogeno resta nell'acqua.
Questo non significa che i PPB indicati in etichetta siano imprecisi: una bottiglia appena preparata parte davvero dalla concentrazione dichiarata. Il dato pratico utile è quanto tempo passa prima di berla, perché è questo a determinare quanta parte della concentrazione dichiarata è ancora disciolta quando l'acqua arriva a te. Per verificare la concentrazione effettiva di una bottiglia, anziché affidarti alle specifiche dichiarate, consulta questa guida ai misuratori di idrogeno disciolto; per vedere come aumentano i PPB minuto per minuto durante un singolo ciclo, leggi questo articolo sui tempi di produzione.
Confrontare una dose da bere con l'erogazione di una macchina per inalazione
Le macchine per inalazione indicano la quantità di idrogeno erogata come portata del gas, in millilitri di gas al minuto: è un tipo di misurazione diverso da una concentrazione disciolta, quindi i due valori devono essere convertiti nella stessa unità di misura, i milligrammi di H2, prima di poterli confrontare. La guida a PPB e PPM tratta la parte relativa alla concentrazione; per il gas si usa la relazione dei gas ideali tra pressione, volume e temperatura, basata sulla costante molare dei gas (fonte: NIST CODATA).
Supponendo che l'erogazione avvenga a una temperatura vicina a quella ambiente e alla pressione atmosferica, condizioni standard usate per indicare la portata di un gas, 1 mole di idrogeno gassoso occupa circa 24,5 litri. Un valore di portata espresso in millilitri al minuto si converte quindi in moli al minuto e, applicando la massa molare dell'idrogeno, in milligrammi al minuto.
Hydrion Zenith indica sette livelli di erogazione, due dei quali, 300 ml/min e 600 ml/min, sono descritti specificamente come idrogeno puro, con una purezza dichiarata del 99,99%. Applicando la conversione a queste due impostazioni, quella più bassa corrisponde a circa 24,7 mg di H2 gassoso al minuto e quella più alta tra le due impostazioni di idrogeno puro a circa 49,4 mg al minuto. Le altre impostazioni, da 450 a 1.800 ml/min, miscelano ossigeno e la pagina del prodotto non specifica quale frazione del flusso combinato sia idrogeno. Le informazioni disponibili non bastano quindi a convertire quelle impostazioni specifiche in una massa di idrogeno e questo articolo non ne ipotizza una.
Rispetto agli 1,5 mg circa nella bottiglia Core da 300 ml, l'impostazione di inalazione con idrogeno puro più bassa eroga una massa comparabile di H2 gassoso in meno di quattro secondi, mentre quella più alta tra le due impostazioni di idrogeno puro lo fa in meno di due secondi. La differenza dipende dalla densità del gas: a parità di volume, l'idrogeno gassoso puro contiene una massa di H2 molto maggiore rispetto allo stesso volume d'acqua con poche migliaia di parti per miliardo di gas disciolto. È un dato sulla densità, non un'affermazione su quale via consenta di usare più idrogeno nell'organismo. Bere fa passare l'idrogeno attraverso l'apparato digerente, mentre l'inalazione lo fa passare attraverso i polmoni. Il fatto che i milligrammi coincidano sulla carta non dice quanto idrogeno venga assorbito attraverso ciascuna via, né permette di confrontarle dal punto di vista fisiologico: il confronto delle masse e quello dei benefici sono due questioni diverse e qui rispondiamo solo alla prima.
Fai il calcolo da te
Per eseguire l'intera conversione bastano due valori che si trovano nelle specifiche di quasi tutti i prodotti: i PPB (o PPM) nominali e il volume che bevi effettivamente. Moltiplica i PPB per il volume in litri per ottenere i microgrammi, dividi per 1.000 per ottenere i milligrammi e avrai un valore che significa la stessa cosa, indipendentemente dalla bottiglia, dalla caraffa o dalla compressa da cui proviene. La massa molare e il numero di Avogadro servono solo se vuoi fare un passaggio ulteriore e convertire la stessa quantità nel numero di molecole.
L'abitudine da mantenere è confrontare i milligrammi, non i PPB, quando metti a confronto il valore principale di un prodotto con quello di un altro. Una bottiglia con un valore nominale in PPB più basso ma una porzione più grande può erogare più idrogeno in totale di una bottiglia più piccola con un valore più appariscente, e altrettanto spesso accade il contrario: è proprio questa la trappola del confronto basato solo sui PPB. Scopri tutti i formati Hydrion da bere nella collezione di prodotti per l'acqua idrogenata, oppure consulta la pagina del prodotto Hydrion Core per le specifiche relative alla durata del ciclo e alla capacità, insieme ai valori calcolati qui. Per altri approfondimenti sulle specifiche in questa sezione, esplora il blog News e leggi gli altri articoli della serie «Specifiche e funzionamento».