Quanto hidrogênio há em um copo de água hidrogenada? (mg e moléculas)
Se você já conhece a classificação em PPB da sua garrafa, a maneira mais direta de responder à pergunta “quanto hidrogênio” é converter essa concentração em uma quantidade real, porque um valor em PPB, por si só, é uma proporção, não uma quantidade, e a mesma classificação em dois volumes diferentes resulta em totais diferentes. Uma porção de 300 ml de uma Hydrion Core Garrafa de água hidrogenada com classificação de 5.000 PPB corresponde a cerca de 1,5 miligrama de hidrogênio dissolvido (H2), e, a seguir, explicamos de onde vem esse número, como fazer a mesma conversão com as especificações de qualquer produto e como uma dose ingerida se compara, em massa, ao gás liberado por uma máquina de inalação.
- Uma classificação de concentração, seja em PPB ou ppm, só se transforma em uma quantidade de hidrogênio quando você a multiplica pelo volume que realmente bebe; por isso, comparar produtos apenas pelo valor em PPB pode ser enganoso quando o tamanho das porções é diferente.
- Converter PPB em miligramas exige apenas uma relação simples: como a densidade da água é próxima de 1 quilograma por litro, 1 PPB de gás dissolvido corresponde a cerca de 1 micrograma por litro.
- Para chegar à quantidade de moléculas, são necessárias mais duas constantes, a massa molar do H2 e o número de Avogadro. O cálculo mostra principalmente como uma massa minúscula corresponde a uma quantidade enorme de moléculas individuais.
- O hidrogênio dissolvido tem um limite físico, determinado por sua solubilidade na água. Por isso, os valores mais altos de uma garrafa recém-preparada descrevem uma condição temporária, após a eletrólise, e não um valor que a água mantém indefinidamente.
Por que um valor em PPB não informa quanto hidrogênio você está consumindo
Partes por bilhão e partes por milhão descrevem uma proporção entre a massa de hidrogênio e a massa da água. Isso significa que o número informa o quão concentrada está a água, mas, por si só, não diz nada sobre a quantidade total de hidrogênio que você está prestes a beber. Dois produtos Hydrion deixam isso claro: o Core tem classificação de até 5.000 PPB em um ciclo de 300 ml, enquanto o Pulse chega a até 8.000 PPB, mas comporta apenas 280 ml. Um valor em PPB mais alto em uma garrafa menor não significa automaticamente que mais hidrogênio será fornecido. A única maneira de descobrir é incluir o volume no cálculo, como faremos na próxima seção.
De PPB a miligramas: a conversão direta
A conversão se baseia em um fato sobre a água: sua densidade é próxima de 1 quilograma por litro, então uma concentração medida em partes por bilhão em massa corresponde quase exatamente a microgramas por litro (fonte: Wikipedia, notação de partes por). Portanto, multiplicar o valor em PPB indicado para um produto pelo volume que você vai beber, em litros, fornece diretamente a massa de hidrogênio dissolvido. O mesmo cálculo funciona para todos os formatos de bebida Hydrion, desde que você saiba o valor em PPB indicado e o volume da porção.
Core: 300 ml a 5.000 PPB
Multiplicando 5.000 microgramas por litro por 0,3 litro, chegamos a 1.500 microgramas, ou cerca de 1,5 mg de H2 dissolvido em uma garrafa cheia de 300 ml, com a concentração indicada.
Pulse: 280 ml a até 8.000 PPB
O ciclo da garrafa Pulse de 280 ml, com a configuração de 10 minutos e o valor máximo de 8.000 PPB, corresponde a aproximadamente 2,2 mg. Já o modo mais rápido, de 5 minutos, com classificação de cerca de 4.000 PPB, fornece aproximadamente 1,1 mg nos mesmos 280 ml. O ciclo mais curto não é uma versão inferior com a mesma quantidade: ele realmente contém cerca de metade do hidrogênio dissolvido, com aproximadamente metade do tempo de espera.
NOVA: 2 L a até 3.000 PPB
Como a jarra NOVA comporta 2 litros completos, seu ciclo de 20 minutos, com até 3.000 PPB, corresponde a cerca de 6 mg para a jarra inteira. A opção mais rápida, de 10 minutos, com classificação de aproximadamente 2.000 PPB, resulta em cerca de 4 mg nos mesmos 2 litros. O volume maior faz diferença: embora a classificação em PPB da NOVA seja inferior à do Core ou do Pulse, a massa total por jarra acaba sendo maior porque há simplesmente mais água contendo o gás dissolvido.
Pastilhas H2: 8 ppm em 500 ml
Uma pastilha Hydrion H2 tem classificação de 8 ppm, o mesmo que 8.000 PPB, dissolvida em 500 ml de água. Aplicando a mesma multiplicação — 8.000 microgramas por litro vezes 0,5 litro —, chegamos a cerca de 4 mg de hidrogênio dissolvido por copo, depois que a pastilha se dissolver completamente.
| Produto | Volume | PPB indicados | H2 dissolvido aprox. |
|---|---|---|---|
| Garrafa Core | 300 ml | 5.000 | ~1,5 mg |
| Garrafa Pulse (modo de 10 min) | 280 ml | 8.000 | ~2,2 mg |
| Garrafa Pulse (modo de 5 min) | 280 ml | 4.000 | ~1,1 mg |
| Jarra NOVA (ciclo de 20 min) | 2.000 ml | 3.000 | ~6 mg |
| Jarra NOVA (ciclo de 10 min) | 2.000 ml | 2.000 | ~4 mg |
| Pastilha H2 | 500 ml | 8.000 (8 ppm) | ~4 mg |
Quando você tem o valor em miligramas para o volume que realmente bebe, passa a ter um número que significa a mesma coisa, independentemente de vir de uma garrafa, uma jarra ou uma pastilha. Essa é uma base de comparação mais confiável do que alinhar valores em PPB medidos para porções de tamanhos diferentes.
De miligramas a moléculas: quantas moléculas de H2 isso representa?
Para converter um valor em miligramas em uma quantidade de moléculas, são necessárias mais duas constantes: a massa molar do gás hidrogênio, cerca de 2,016 gramas por mol (fonte: NIST Chemistry WebBook), e o número de Avogadro, cerca de 6,022 x 10^23 moléculas por mol (fonte: NIST CODATA). A massa molar converte uma massa em uma quantidade de mols, e o número de Avogadro converte os mols em uma contagem efetiva de moléculas. Portanto, as duas etapas são feitas uma após a outra.
Aplicando o cálculo aos cerca de 1,5 mg por garrafa do Core: dividir 1,5 mg por 2,016 g por mol resulta em cerca de 0,00074 mol de H2; multiplicando esse valor pelo número de Avogadro, chegamos a aproximadamente 4,5 x 10^20 moléculas, ou cerca de 450 quintilhões. É a mesma quantidade física descrita de duas maneiras: uma em uma unidade pequena o suficiente para ser pesada em uma balança de cozinha e outra em uma unidade criada para contar partículas individuais. O tamanho do segundo número reflete o quão pequena é uma única molécula de hidrogênio, não uma mudança na quantidade de hidrogênio que realmente há na garrafa.
Saiba mais sobre o que é essa molécula e por que seu tamanho reduzido importa para a maneira como ela se move na água em esta explicação sobre hidrogênio molecular. Esta seção é apenas um exercício de conversão de unidades: não diz quantas dessas moléculas chegam a um tecido específico ou são utilizadas pelo corpo, uma questão à parte que o cálculo, por si só, não pode responder.
O limite: por que o valor em PPB não pode subir indefinidamente
A solubilidade do hidrogênio na água tem um limite físico. A constante da lei de Henry para o gás hidrogênio estabelece esse limite de equilíbrio, para água exposta ao gás hidrogênio a cerca de 1 atmosfera e à temperatura ambiente, em aproximadamente 1,6 mg por litro, ou cerca de 1.600 PPB (fonte: NIST Chemistry WebBook, dados da lei de Henry). Esse número descreve a água em equilíbrio com o gás acima dela, em uma concentração determinada pela física e mantida enquanto as condições não mudarem.
Os valores de 5.000 a 8.000 PPB do Core, do Pulse e das pastilhas H2 ficam bem acima desse limite de equilíbrio. Isso se deve ao momento da medição, não a uma contradição das leis da física: a eletrólise leva a garrafa fechada a um estado temporário de supersaturação, mantido por uma pequena pressão interna no recipiente fechado. Quando a tampa é retirada e a pressão é liberada, o hidrogênio dissolvido começa a voltar ao nível de equilíbrio de cerca de 1.600 PPB. Por isso, o valor em PPB indicado no rótulo é, na verdade, um ponto de partida, e não um valor que a água mantém indefinidamente. Para saber mais sobre a rapidez com que essa queda acontece depois que a garrafa é aberta, veja este artigo sobre por quanto tempo o hidrogênio permanece na água.
Nada disso torna impreciso o valor em PPB indicado no rótulo: uma garrafa recém-preparada realmente começa na concentração informada. O detalhe prático importante é quanto tempo depois da produção você bebe a água, pois esse intervalo determina quanto do valor indicado ainda estará dissolvido quando ela chegar até você. Para verificar a concentração real da água de uma garrafa, em vez de confiar nas especificações indicadas, consulte este guia sobre medidores de hidrogênio dissolvido; para saber como o valor em PPB aumenta minuto a minuto durante um único ciclo, veja este artigo sobre o tempo de produção.
Comparando uma dose ingerida com a produção de uma máquina de inalação
As máquinas de inalação informam a produção de hidrogênio como vazão de gás, em mililitros de gás por minuto. Esse é um tipo de medida diferente de uma concentração dissolvida, então é preciso converter os dois valores para a mesma base, miligramas de H2, antes de poder compará-los. A explicação sobre PPB e ppm aborda a parte relativa à concentração dessa base; para o gás, usa-se a relação dos gases ideais entre pressão, volume e temperatura, baseada na constante molar dos gases (fonte: NIST CODATA).
Considerando que a produção esteja próxima da temperatura ambiente e da pressão atmosférica, que são as condições padrão para informar a vazão de um gás, 1 mol de gás hidrogênio ocupa cerca de 24,5 litros. Assim, um determinado valor em mililitros por minuto é convertido em mols por minuto e, depois, em miligramas por minuto, aplicando a massa molar do hidrogênio.
A Máquina de inalação de hidrogênio Hydrion Zenith informa sete níveis de produção, e dois deles, 300 ml/min e 600 ml/min, são descritos especificamente como hidrogênio puro, com pureza anunciada de 99,99%. Aplicando a conversão a essas duas configurações, a mais baixa corresponde a cerca de 24,7 mg de gás H2 por minuto, e a mais alta das duas configurações de hidrogênio puro corresponde a cerca de 49,4 mg por minuto. As configurações restantes, de 450 a 1.800 ml/min, misturam oxigênio, e a página do produto não informa qual fração desse fluxo combinado é hidrogênio. Portanto, as informações da fonte não são suficientes para converter essas configurações específicas em massa de hidrogênio, e este artigo não faz suposições a respeito.
Comparada aos cerca de 1,5 mg da garrafa de 300 ml do Core, a configuração de inalação de hidrogênio puro mais baixa fornece uma massa comparável de gás H2 em menos de quatro segundos, e a configuração mais alta das duas de hidrogênio puro consegue isso em menos de dois. Essa diferença se deve à densidade do gás: um determinado volume de gás hidrogênio puro contém muito mais massa de H2 do que o mesmo volume de água com alguns milhares de partes por bilhão de gás dissolvido. Isso é uma questão de densidade, não uma afirmação sobre qual via permite que o corpo utilize mais hidrogênio. Ao beber, o hidrogênio passa pelo trato gastrointestinal; ao inalar, passa pelos pulmões. Comparar os miligramas no papel não informa quanto desse hidrogênio é absorvido por cada via nem como as duas se comparam fisiologicamente. Comparar massas e comparar benefícios são duas questões diferentes, e este artigo responde apenas à primeira.
Faça o cálculo você mesmo
A conversão completa exige apenas dois números, que você encontra na ficha técnica de quase todo produto: o valor em PPB (ou ppm) indicado e o volume que você realmente vai beber. Multiplique o valor em PPB pelo volume em litros para obter microgramas, divida por 1.000 para obter miligramas, e você terá um valor que significa a mesma coisa, independentemente de vir de uma garrafa, uma jarra ou uma pastilha. A massa molar e o número de Avogadro só entram no cálculo se você quiser dar o passo seguinte e ver a mesma quantidade como uma contagem de moléculas.
O hábito que vale a pena manter é comparar miligramas, não PPB, sempre que você confrontar o número principal de um produto com o de outro. Uma garrafa com um valor em PPB mais baixo, mas com uma porção maior, pode fornecer mais hidrogênio total do que uma garrafa menor com um número mais chamativo, e o contrário também acontece com a mesma frequência. É exatamente essa a armadilha criada por uma comparação baseada apenas em PPB. Explore a linha completa de formatos de bebida Hydrion na coleção de água hidrogenada ou consulte a página do produto Hydrion Core Garrafa de água hidrogenada para ver as especificações de tempo de ciclo e capacidade junto dos valores explicados aqui. Para conferir outras análises de especificações deste hub, explore o blog Notícias e veja os demais artigos da série “Especificações e funcionamento”.