Ar galima užšaldyti vandenilinį vandenį? Kas nutinka vandeniliui

Taip, vandenilinį vandenį galite įdėti į šaldiklį, tačiau užšaldžius jame ištirpęs vandenilis neišsaugomas taip, kaip išsaugomas pats vanduo. Skysčiui virstant ledu, tas pats fizikinis procesas, kuris išstumia ištirpusį orą iš įprasto ledo kubelio, išstumia ištirpusį vandenilį ir iš augančio ledo kristalo. Todėl atitirpintas kubelis yra visai tinkamas būdas gauti šalto vandens, bet nepatikimas būdas išsaugoti susidariusį vandenilį.

• Ledas susidaro į tvarkingą kristalinę struktūrą, kurioje beveik nėra vietos ištirpusioms dujoms, todėl užšąlant dujos išstumiamos iš tirpalo, o ne užrakinamos ledo viduje. Dėl tos pačios priežasties paprasti ledo kubeliai dažnai būna drumsti per vidurį.
• Šaltame skystame vandenyje ištirpęs vandenilis išsilaiko geriau nei šiltame, todėl vandenilinio vandens laikymas šaldytuve (jo neužšaldant) yra tikrai naudingas būdas sulėtinti vandenilio praradimą.
• Vandenilis ir taip yra viena mažiausiai tirpių ir greičiausiai iš vandens pasišalinančių dujų, todėl jis netinka procesui, kurio metu ištirpusios dujos sukoncentruojamos ir išstumiamos.
• Čia nėra kontroliuojamų matavimų, rodančių, kiek vandenilio išlieka po užšaldymo ir atitirpinimo ciklo, todėl atitirpintą kubelį verčiau laikyti paprastu šaltu vandeniu, o ne išmatuota doze.

Kas iš tikrųjų vyksta, kai vandenilinis vanduo užšąla

Vanduo virsta ledu ne iš karto, kai atvėsta iki užšalimo temperatūros. Vienoje indo vietoje pradeda formuotis kristalas, kuris plečiasi per skystį. Jo molekulinė struktūra yra labai tvarkinga ir glaudi, todėl joje mažai vietos viskam, kas nėra vandens molekulė. Ištirpusios dujos į šią gardelę netelpa, todėl augdamas ledas nustumia dujas prieš save į dar neužšalusį vandenį, užuot jas uždaręs ledo viduje.

Kodėl įprasti ledo kubeliai būna drumsti per vidurį

Dėl tos pačios priežasties paprastas namų šaldiklyje pagamintas ledo kubelis dažnai būna skaidrus pakraščiuose ir drumstas arba balkšvas per vidurį. Užšalimo frontui plečiantis, ištirpęs oras pasišalina iš tirpalo, suformuoja mikroskopinius burbuliukus, o šie įstringa ten, kur iš visų pusių besiformuojantis ledas galiausiai susijungia (šaltinis: Ledo kubelis – Vikipedija). Jūros vandenyje tas pats reiškinys pasireiškia dar ryškiau: jam užšąlant didžioji dalis ištirpusios druskos išstumiama iš augančių ledo kristalų ir susikoncentruoja likusiame skystyje, arba sūryme, užuot likusi pačiame lede (šaltinis: Jūros ledas – Vikipedija). Pramoniniuose gryninimo metoduose tas pats principas taikomas sąmoningai: zoninio lydymo metu judanti išlydyta zona nustumia ištirpusias priemaišas priešais kietėjimo frontą, nes šios priemaišos mieliau lieka skystoje, o ne užšąlančioje fazėje (šaltinis: Zoninis lydymas – Vikipedija). Užšaldant vandenilinį vandenį vyksta tas pats išstūmimo procesas: vandenyje ištirpusios vandenilio dujos elgiasi kaip oras ledo kubelyje arba druska jūros vandenyje, o ne kaip kieta medžiaga, kuri lieka kartu su kietėjančiu vandeniu.

Ar atitirpintame užšaldytame vandeniliniame vandenyje dar lieka vandenilio

Verta atskirti du dalykus, kurie dažnai suplakami į vieną: atšaldymą ir užšaldymą. Pagal Henry dėsnį, įprastų ištirpusių dujų tirpumas vandenyje kasdieniame temperatūrų diapazone iš tikrųjų didėja vandeniui vėstant. Todėl atšaldytame butelyje dujos tirpale išlieka ilgiau nei kambario temperatūroje laikomame butelyje (šaltinis: Henry dėsnis – Vikipedija). Hydrion rekomendacijose apie vandenilio pasišalinimą nurodoma, kad šaltame vandenyje ištirpęs vandenilis išsilaiko ilgiau nei šiltame, jį geriausiai išsaugo sandarus, pilnas indas su minimaliu oro tarpu virš vandens, o purtymas ar pilstymas paspartina jo praradimą. Išsamiau apie temperatūros, indo ir elgesio su vandeniu poveikį, kol jis išlieka skystas, skaitykite straipsnyje kiek iš tikrųjų vandenilis išlieka vandenyje po jo susidarymo.

Kodėl šalto skysčio laikymas nėra tas pats, kas užšaldymas

Užšaldymas nėra tas pats, kas paprastas atšaldymas. Dujų išstūmimą, aprašytą aukščiau, lemia pats fazės virsmas, o ne žema temperatūra, todėl dalis ištirpusio vandenilio greičiausiai patenka į mikroskopinius burbuliukus arba į paskutinę užšąlančią vandens kišenę, užuot likusi tolygiai pasiskirsčiusi lede. Vandenilis ir taip yra viena mažiausių ir mažiausiai tirpių dujų, kurias žmonės sąmoningai tirpina geriamajame vandenyje. Iš dalies dėl šios priežasties Hydrion instrukcijose rekomenduojama, kad vanduo būtų išgeriamas per maždaug penkias minutes nuo jo paruošimo, kad poveikis būtų geriausias (šaltinis: Hydrion Core Vandenilinio vandens butelis – produkto puslapis). Dujos, kurios taip greitai pasišalina iš kambario temperatūroje stovinčio vandens, nėra tinkamos procesui, kuriuo siekiama sukoncentruoti ir išstumti ištirpusias dujas. Čia nėra kontroliuojamų užšaldymo ir atitirpinimo matavimų, todėl teisingiausia sakyti, kad atitirpintame kubelyje trūksta dalies vandenilio, o jos tikslų kiekį sunku nuspėti, užuot nurodžius konkretų, tiksliai išmatuotą procentą.

Ar galima užšaldyti vandenilinį vandenį ledo kubeliais

Fiziškai – taip: vandenilinis vanduo pilamas į ledo kubelių padėklą ir užšąla kaip bet kuris kitas vanduo. Kyla klausimas, ar gautas kubelis išlieka vandeniliniu vandeniu. Kaip rodo anksčiau aprašytas dujų išstūmimo mechanizmas, dažniausiai – ne: kubeliui formuojantis ištirpęs vandenilis koncentruojasi ir nustumiamas link zonos, kuri užšąla paskutinė, o ne tolygiai užrakinamas lede. Skaidriam ledui gaminti naudojami metodai, pavyzdžiui, lėtas arba kryptinis šaldymas, iš tikrųjų veikia taip, kad ištirpusioms dujoms suteikiama daugiau laiko pasišalinti į dar skystą vandenį arba aplinkinį orą, kol ledas visiškai susidaro. Taip gaunami skaidresni kubeliai būtent todėl, kad jų viduje lieka mažiau dujų – tai priešingas rezultatas tam, kurio norėtumėte siekdami išsaugoti vandenilį. Nėra praktiško būdo užšaldyti vandenilinį vandenį kubeliais taip, kad juose būtų nuspėjamas ir tolygus vandenilio kiekis. Todėl vandenilinio vandens ledo kubelius prasmingiau laikyti šaltais, pagardintais ir mineralų sudėtį išsaugančiais kubeliais, o ne vandenilio doze.

Patikimesnis būdas turėti paruošto vandenilinio vandens

Jei svarbiausia patogumas, paruošę šviežią butelį prieš pat planuodami jį gerti, visiškai išvengsite klausimo apie užšaldymą ir atitirpinimą, nes vandeniui nereikės patirti fazės virsmo, kol jį išgersite. Taip ir naudojamas Hydrion Core Vandenilinio vandens butelis: paleidžiate elektrolizės ciklą, o netrukus po to vandenį išgeriate, užuot pasidėję jį vėlesniam laikui.

Jei norite iš anksto atšaldyti vandenį, tai padarysite šaldytuve ir išvengsite šaldiklio sukeliamo neigiamo poveikio: vanduo liks tokios pačios skystos būsenos, kurioje žemesnė temperatūra iš tikrųjų padeda vandeniliui išsilaikyti ilgiau, užuot išstūmus dujas per fazės virsmą. Kaip butelis iš pradžių prisotina vandenį vandeniliu, skaitykite straipsnyje kaip vandenilinio vandens buteliai elektrolizės būdu sukuria ištirpusį vandenilį. O jei užšaldymas paskatino plačiau pasidomėti, kaip ištirpusios dujos apskritai elgiasi vandenyje, straipsniuose ar vandenilinis vanduo yra gazuotas ir kaip butelio purtymas veikia ištirpusias dujas aptariami dar du būdai, kuriais dujos pasišalina. Temperatūros klausimas iš kitos skalės pusės aptariamas straipsnyje kaip vandenilio kiekį veikia vandenilinio vandens kaitinimas.