Kiek vandenilio iš tikrųjų yra stiklinėje? (mg ir molekulės)

Jei jau žinote savo butelio PPB rodiklį, tiesiausias būdas atsakyti į klausimą „kiek vandenilio“ – paversti šią koncentraciją konkrečiu kiekiu, nes vien PPB skaičius yra santykis, o ne kiekis, ir tas pats rodiklis, supiltas į du skirtingus tūrius, duoda du skirtingus bendruosius kiekius. 300 ml porcija iš Hydrion Core vandenilinio vandens butelio, kai jo nurodytas rodiklis yra 5 000 PPB, turi apie 1,5 miligramo ištirpusio vandenilio (H2). Toliau paaiškinama, iš kur gaunamas šis skaičius, kaip tokiu pačiu būdu atlikti skaičiavimą pagal bet kurio produkto specifikacijas ir kaip pagal masę palyginti išgeriamą dozę su įkvėpimo aparato išskiriamomis dujomis.

• Koncentracijos rodiklis, nurodytas PPB arba PPM, tampa vandenilio kiekiu tik tada, kai jį padauginate iš faktiškai išgeriamo tūrio. Todėl lyginti produktus vien pagal PPB gali būti klaidinama, jei skiriasi jų porcijų dydis.
• Norint PPB paversti miligramais, pakanka vieno paprasto ryšio: vandens tankis yra artimas 1 kilogramui litre, todėl 1 PPB ištirpusių dujų atitinka maždaug 1 mikrogramą litre.
• Norint apskaičiuoti molekulių skaičių, reikia dar dviejų konstantų – H2 molinės masės ir Avogadro skaičiaus. Šis skaičiavimas daugiausia parodo, kaip labai maža masė atitinka milžinišką atskirų molekulių skaičių.
• Ištirpusio vandenilio kiekį riboja fizinė jo tirpumo vandenyje riba, todėl didesni ką tik paruošto butelio rodikliai apibūdina laikiną būseną po elektrolizės, o ne kiekį, kurį vanduo išlaiko neribotą laiką.

Kodėl PPB rodiklis nepasako, kiek vandenilio gaunate

Dalis milijardui ir dalis milijonui nusako vandenilio masės santykį su vandens mase. Vadinasi, šis skaičius parodo vandens koncentraciją, bet pats savaime nieko nepasako apie bendrą vandenilio kiekį, kurį netrukus išgersite. Du Hydrion produktai tai aiškiai parodo: Core nurodytas rodiklis siekia iki 5 000 PPB per 300 ml ciklą, o Pulse – iki 8 000 PPB, tačiau talpina tik 280 ml. Didesnis PPB rodiklis mažesniame butelyje savaime nereiškia, kad gaunate daugiau vandenilio. Tai galima nustatyti tik į skaičiavimą įtraukus tūrį – būtent tai ir daroma kitame skyriuje.

PPB vertimas į miligramus: tiesioginis perskaičiavimas

Perskaičiavimas pagrįstas vienu faktu apie vandenį: jo tankis yra artimas 1 kilogramui litre, todėl masės dalimis milijardui išreikšta koncentracija beveik tiksliai atitinka mikrogramus litre (šaltinis: Wikipedia, žymėjimas dalimis). Todėl produkto nurodytą PPB rodiklį padauginus iš geriamo vandens tūrio litrais, tiesiogiai gaunama ištirpusio vandenilio masė. Tokia pati aritmetika tinka kiekvienam Hydrion geriamojo vandens formatui, jei žinote nurodytą PPB rodiklį ir porcijos tūrį.

Core: 300 ml, 5 000 PPB

5 000 mikrogramų litre padauginus iš 0,3 litro, gaunama 1 500 mikrogramų arba maždaug 1,5 mg ištirpusio H2 pilname 300 ml butelyje, kai jo koncentracija atitinka nurodytą rodiklį.

Pulse: 280 ml, iki 8 000 PPB

280 ml Pulse butelio ciklas, veikiantis 10 minučių visu 8 000 PPB rodikliu, atitinka maždaug 2,2 mg, o greitesnis 5 minučių režimas, kurio rodiklis yra apie 4 000 PPB, iš tų pačių 280 ml duoda beveik 1,1 mg. Trumpesnis ciklas nėra mažesnis tos pačios dozės variantas – jame iš tiesų yra maždaug perpus mažiau ištirpusio vandenilio ir jo reikia laukti maždaug perpus trumpiau.

NOVA: 2 l, iki 3 000 PPB

Kadangi NOVA ąsotyje telpa 2 litrai, per 20 minučių veikiantis ciklas, kurio rodiklis siekia iki 3 000 PPB, visame ąsotyje atitinka maždaug 6 mg. Greitesnis 10 minučių variantas, kurio rodiklis yra apie 2 000 PPB, tuose pačiuose 2 litruose sudaro apie 4 mg. Didesnis tūris čia tikrai svarbus: nors NOVA PPB rodiklis mažesnis nei Core ar Pulse, bendroji masė ąsotyje yra didesnė, nes ištirpusias dujas perneša tiesiog daugiau vandens.

H2 tabletės: 8 PPM 500 ml vandens

Hydrion H2 tabletės nurodytas rodiklis yra 8 PPM, arba 8 000 PPB, ištirpinus tabletę 500 ml vandens. Atlikus tą patį daugybos veiksmą – 8 000 mikrogramų litre padauginus iš 0,5 litro – gaunama apie 4 mg ištirpusio vandenilio stiklinėje, kai tabletė visiškai ištirpsta.

Produktas	Tūris	Nurodytas PPB	Apytikslis ištirpusio H2 kiekis
Core butelis	300 ml	5 000	~1,5 mg
Pulse butelis (10 min. režimas)	280 ml	8 000	~2,2 mg
Pulse butelis (5 min. režimas)	280 ml	4 000	~1,1 mg
NOVA ąsotis (20 min. ciklas)	2 000 ml	3 000	~6 mg
NOVA ąsotis (10 min. ciklas)	2 000 ml	2 000	~4 mg
H2 tabletė	500 ml	8 000 (8 PPM)	~4 mg

Apskaičiavę miligramų kiekį faktiškai išgeriamame tūryje, gaunate skaičių, kurio reikšmė nepriklauso nuo to, iš kurio butelio, ąsočio ar tabletės jis gautas. Tai sąžiningesnis palyginimo pagrindas nei skirtingo dydžio porcijoms nurodytų PPB rodiklių sugretinimas.

Nuo miligramų prie molekulių: kiek H2 molekulių tai sudaro?

Norint miligramų kiekį paversti molekulių skaičiumi, reikia dar dviejų konstantų: vandenilio dujų molinės masės, kuri yra apie 2,016 gramo moliui (šaltinis: NIST Chemistry WebBook), ir Avogadro skaičiaus – apie 6,022 x 10^23 molekulių molyje (šaltinis: NIST CODATA). Molinė masė leidžia masę paversti molių skaičiumi, o Avogadro skaičius – molius paversti tikru molekulių skaičiumi, taigi šie du veiksmai atliekami vienas po kito.

Pritaikykime šį skaičiavimą Core buteliui, kuriame yra apie 1,5 mg: 1,5 mg padalijus iš 2,016 g/mol molinės masės, gaunama apie 0,00074 molio H2, o šį skaičių padauginus iš Avogadro skaičiaus – maždaug 4,5 x 10^20 molekulių, arba apie 450 × 10^18. Tai tas pats fizinis kiekis, nusakytas dviem būdais: vieną kartą vienetais, kuriuos galima pasverti virtuvinėmis svarstyklėmis, o kitą – vienetais, skirtais atskiroms dalelėms skaičiuoti. Antrasis skaičius toks didelis dėl to, kad viena vandenilio molekulė yra tokia maža, o ne dėl to, kad butelyje iš tikrųjų pasikeistų vandenilio kiekis.

Daugiau apie tai, kas yra ši molekulė ir kodėl jos mažas dydis svarbus jai judant vandenyje, sužinosite šiame paaiškinime apie molekulinį vandenilį. Šiame skyriuje tik perskaičiuojami matavimo vienetai: čia nieko nesakoma apie tai, kiek šių molekulių pasiekia konkretų audinį ar yra panaudojama organizme – į šį atskirą klausimą vien perskaičiavimo matematika atsakyti negali.

Riba: kodėl PPB rodiklis negali vis kilti

Vandenilio tirpumas vandenyje turi fizinę ribą. Henrio dėsniui taikoma vandenilio dujų konstanta rodo, kad ši pusiausvyros riba vandeniui, paliktam atviram vandenilio dujoms esant maždaug 1 atmosferos slėgiui ir kambario temperatūrai, yra apie 1,6 mg litre arba maždaug 1 600 PPB (šaltinis: NIST Chemistry WebBook, Henrio dėsnio duomenys). Šis skaičius apibūdina su virš jo esančiomis dujomis pusiausvyroje esantį vandenį: jo koncentracija nusistovi ties fizikos nulemta verte ir nekinta tol, kol nesikeičia sąlygos.

Core, Pulse ir H2 tablečių 5 000–8 000 PPB rodikliai gerokai viršija šią pusiausvyros ribą. Taip yra dėl laiko, o ne dėl fizikos dėsniams prieštaraujančio reiškinio: elektrolizė uždarytame butelyje trumpam sukuria persotintą būseną, kurią palaiko nedidelis slėgis uždarytos talpyklos viduje. Nuėmus dangtelį ir slėgiui išsisklaidžius, ištirpęs vandenilis ima grįžti prie maždaug 1 600 PPB pusiausvyros lygio. Todėl etiketėje nurodytas PPB iš tikrųjų yra pradinė vertė, o ne skaičius, kurį vanduo išlaiko neribotą laiką. Daugiau apie tai, kaip greitai ši koncentracija iš tiesų mažėja atidarius butelį, skaitykite šiame straipsnyje apie tai, kiek laiko vandenilis išlieka vandenyje.

Visa tai nereiškia, kad etiketėje nurodytas PPB netikslus – ką tik paruošto butelio koncentracija iš tiesų atitinka nurodytą rodiklį. Praktikoje svarbu, kiek laiko praeina nuo pagaminimo iki išgėrimo, nes nuo to priklauso, kiek nurodyto kiekio lieka ištirpę, kol vanduo pasiekia jus. Norėdami patikrinti tikrąją butelio koncentraciją, o ne pasikliauti nurodyta specifikacija, skaitykite šį ištirpusio vandenilio matuoklių vadovą; o jei norite sužinoti, kaip PPB rodiklis kyla kiekvieną minutę per vieną ciklą, skaitykite šį straipsnį apie gamybos trukmę.

Išgeriamos dozės palyginimas su įkvėpimo aparato išvestimi

Įkvėpimo aparatuose vandenilio išvestis nurodoma kaip dujų srauto greitis – dujų mililitrais per minutę. Tai kitoks matavimo būdas nei ištirpusios koncentracijos matavimas, todėl abu skaičius reikia perskaičiuoti tuo pačiu pagrindu – H2 miligramais, – kad juos būtų prasminga lyginti. PPB ir PPM paaiškinime aptariama koncentracijos pusė, o dujų pusėje naudojamas idealiųjų dujų ryšys tarp slėgio, tūrio ir temperatūros, pagrįstas moline dujų konstanta (šaltinis: NIST CODATA).

Jei išvesties temperatūra artima kambario temperatūrai, o slėgis – atmosferos slėgiui, kaip įprasta nurodant dujų srauto rodiklį, 1 molis vandenilio dujų užima apie 24,5 litro. Taigi konkretų mililitrų per minutę rodiklį galima paversti moliais per minutę, o pritaikius vandenilio molinę masę – miligramais per minutę.

Hydrion Zenith nurodo septynis išvesties lygius, iš kurių du – 300 ml/min. ir 600 ml/min. – apibūdinami būtent kaip grynas vandenilis, kurio deklaruojamas grynumas yra 99,99 %. Atlikus šių dviejų režimų perskaičiavimą, mažesnioji išvestis yra maždaug 24,7 mg H2 dujų per minutę, o didesnioji iš dviejų grynojo vandenilio režimų – maždaug 49,4 mg per minutę. Likusiuose režimuose, nuo 450 iki 1 800 ml/min., vandenilis maišomas su deguonimi, tačiau produkto puslapyje nenurodoma, kokią bendro srauto dalį sudaro vandenilis. Todėl šaltinyje nepakanka informacijos, kad šiuos konkrečius režimus būtų galima perskaičiuoti į vandenilio masę, ir šiame straipsnyje jos nespėliojama.

Palyginus su maždaug 1,5 mg H2, esančio 300 ml Core butelyje, mažesnis grynojo vandenilio įkvėpimo režimas per mažiau nei keturias sekundes pateikia panašią H2 dujų masę, o didesnis iš dviejų grynųjų režimų – per mažiau nei dvi sekundes. Šį skirtumą lemia dujų tankis: tam tikrame gryno vandenilio dujų tūryje telpa gerokai daugiau H2 masės nei tokiame pačiame vandens tūryje, kuriame ištirpę keli tūkstančiai dalių milijardui dujų. Tai tankio faktas, o ne teiginys apie tai, kuris būdas leidžia organizmui panaudoti daugiau vandenilio. Išgertas vandenilis keliauja per virškinamąjį traktą, o įkvėptas – per plaučius. Miligramų palyginimas popieriuje nieko nepasako apie tai, kiek vandenilio absorbuojama kiekvienu būdu arba kaip šie du būdai fiziologiškai skiriasi. Masės palyginimas ir naudos palyginimas – du skirtingi klausimai, o čia atsakoma tik į pirmąjį.

Kaip atlikti skaičiavimą patiems

Visam perskaičiavimui tereikia dviejų skaičių, kuriuos rasite beveik bet kurio produkto specifikacijose: nurodyto PPB (arba PPM) ir faktiškai geriamo tūrio. Padauginkite PPB iš tūrio litrais, kad gautumėte mikrogramus, padalykite iš 1 000, kad gautumėte miligramus, ir turėsite skaičių, kurio reikšmė nepriklauso nuo to, iš kokio butelio, ąsočio ar tabletės jis gautas. Molinės masės ir Avogadro skaičiaus prireiks tik tuomet, jei norėsite žengti dar vieną žingsnį ir tą patį kiekį išreikšti molekulių skaičiumi.

Verta įprasti lyginti miligramus, o ne PPB, kai vieno produkto pagrindinį rodiklį lyginate su kito. Butelis, kurio nurodytas PPB mažesnis, bet porcija didesnė, gali pateikti daugiau bendro vandenilio nei mažesnis butelis su įspūdingesniu rodikliu, ir lygiai taip pat dažnai būna atvirkščiai. Būtent į šiuos spąstus galima patekti lyginant vien PPB skaičius. Visus Hydrion geriamojo vandens formatus rasite vandenilinio vandens kolekcijoje, o Hydrion Core butelio produkto puslapyje rasite jo ciklo trukmės ir talpos specifikacijas greta šiame straipsnyje aptartų skaičių. Daugiau šios skilties specifikacijų apžvalgų rasite tinklaraštyje Naujienos, kur pateikiami ir kiti serijos „Specifikacijos ir veikimo principas“ straipsniai.