Je vodíková voda alkalická? Čo elektrolýza robí (a nerobí) s pH

Vodíková voda nie je druh alkalickej vody. Pridávanie rozpusteného plynného vodíka pomocou elektrolýzy SPE/PEM a posúvanie pH smerom k alkalickej časti stupnice sú dve rozdielne veci a kvalitne skonštruovaná fľaša na vodíkovú vodu robí to prvé bez toho, aby výrazne menila to druhé. Nezávislé laboratórne testovanie fľaše Hydrion Core, ktorá využíva membránu na výrobu vodíkovej vody, nameralo v zdrojovej vode počiatočné pH 6,28 a v hotovej, vodíkom obohatenej vode pH 6,33: rozdiel taký malý, že spadá do bežnej odchýlky medzi jednotlivými testami, a nepredstavuje žiadny významný posun smerom k alkalickým hodnotám. Aby sme pochopili prečo, stačí sa krátko pozrieť na to, čo pH meria a ako sa elektrolýza vo fľaši na vodíkovú vodu líši od elektrolýzy v alkalickom ionizátore.

• pH a koncentrácia vodíka sú dve samostatné veličiny. Fľaša na vodíkovú vodu je navrhnutá tak, aby zvýšila množstvo rozpusteného H2, nie aby zmenila kyslosť či zásaditosť vody.
• Alkalické ionizátory aj fľaše na vodíkovú vodu s technológiou SPE/PEM využívajú elektrolýzu, no na odlišné účely. Ionizátor je navrhnutý tak, aby rozdelil vodu na kyslý a alkalický prúd. Membránová fľaša na vodíkovú vodu odvádza vedľajší plyn a ponecháva pitnú vodu v jedinom prúde.
• Namerané výsledky to potvrdzujú. Laboratórne testovanie fľaše Hydrion Core zistilo medzi zdrojovou a výstupnou vodou posun o 0,05 jednotky pH, čo neznamená posun do alkalického rozsahu.

Čo pH v skutočnosti meria

pH vyjadruje rovnováhu medzi vodíkovými iónmi (H+) a hydroxidovými iónmi (OH-) v kvapaline na stupnici od 0 do 14, pričom hodnota 7 je neutrálny stred (zdroj: USGS Water Science School). Hodnota nižšia ako 7 znamená, že voda obsahuje v porovnaní s hydroxidovými iónmi viac voľných vodíkových iónov, čo chemici označujú ako kyslosť. Hodnota vyššia ako 7 znamená opak: viac hydroxidových iónov, teda zásaditú či alkalickú časť stupnice. Väčšina vody z vodovodu aj balenej vody sa pohybuje blízko tohto neutrálneho stredu, zvyčajne niekde v stredných hodnotách od približne 6,5 do 8,5, v závislosti od zdroja. Táto základná hodnota je tu dôležitá, pretože práve od nej vychádza každý proces elektrolýzy, ktorý ju môže následne zmeniť.

Zatiaľ sme tým nepovedali nič o plynnom vodíku. pH vypovedá o rovnováhe iónov, zatiaľ čo molekulárny vodík (H2) je rozpustený plyn, ktorý sa správa nezávisle od tejto rovnováhy. Fľaša môže výrazne zvýšiť množstvo rozpusteného H2 a pritom ponechať rovnováhu iónov, a teda aj pH, blízko pôvodnej hodnoty. To, či sa to skutočne deje, závisí od toho, ako je navrhnutá elektrolýza vo vnútri zariadenia. Práve tomuto mechanizmu sa teraz oplatí venovať.

Prečo si ľudia zamieňajú alkalickú a vodíkovú vodu

Táto zámena má svoje historické dôvody. Alkalické ionizátory vody využívajú elektrolýzu s iónovýmennou membránou, ktorá je špeciálne navrhnutá tak, aby rozdelila privádzanú vodu na dva samostatné prúdy: jeden kyslejší a druhý alkalickejší. Alkalický prúd sa následne privádza do kohútika na pitie (zdroj: Alkalická voda, Wikipedia). Pri tej istej elektrolýze vzniká na katóde ako vedľajší produkt aj určité množstvo plynného vodíka. Prínosy zaznamenané v prvých výskumoch súvisiacich s vodíkom sa celé roky pripisovali zvýšenej alkalite vody, keďže práve jej alkalita bola vlastnosťou, na ktorú ionizátory výslovne lákali. Keď výskum molekulárneho vodíka pokročil, čoraz viac týchto účinkov sa začalo pripisovať skôr vedľajšiemu plynnému H2 než samotnej zmene pH. Pitie alkalickej vody totiž nemení vlastné vnútorné pH tela, ktoré zostáva prísne regulované bez ohľadu na to, čo pijete (ako uvádza aj vyššie spomenuté zhrnutie na Wikipédii). Práve táto história priamo vysvetľuje, prečo sa niekedy predpokladá, že fľaša na vodíkovú vodu funguje rovnako ako alkalický ionizátor: oba výrobky využívajú rovnaký základný proces, elektrolýzu, hoci každé zariadenie je navrhnuté tak, aby ju využívalo na niečo iné.

Čo má alkalický ionizátor s vodou v skutočnosti robiť

Úlohou membrány v ionizátore je zámerne rozdeliť vodu na dva prúdy. To je celý zmysel jeho konštrukcie a hlavnou vlastnosťou výrobku je zvýšené pH alkalického prúdu, ktoré sa často propaguje v rozmedzí od 8 do 10. Fľaša na vodíkovú vodu má od začiatku inú úlohu, a práve tu sa mechanizmy v skutočnosti začínajú líšiť.

Čím sa líši elektrolýza SPE/PEM

Vnútri fľaše na vodíkovú vodu s technológiou SPE/PEM (elektrolyt z pevného polyméru / protónová výmenná membrána) má membrána užšiu funkciu než membrána v ionizátore. Nachádza sa medzi dvoma elektródami a prepúšťa cez seba iba protóny, zatiaľ čo kyslík vznikajúci na anóde, spolu so stopovým množstvom vedľajších produktov, ako sú ozón či chlór, sa odvádza samostatným otvorom namiesto toho, aby sa znovu zmiešal s vodou, ktorú pijete (podrobnejšie vysvetlenie elektrolýzy SPE/PEM nájdete v tomto článku). Napríklad Hydrion Core využíva platinové elektródy s týmto protónovým výmenným systémom práve preto, aby voda zostala jedným súvislým prúdom, do ktorého sa iba pridáva rozpustený plynný vodík, a nerozdelila sa na dva samostatné výstupy, kyslý a alkalický, ako je to pri ionizátore.

Toto oddelenie je dôležité aj z iného dôvodu než len pre pH: záleží na ňom aj pri odvádzaní vedľajších produktov. Zariadenie bez správnej membrány alebo so zlým tesnením okolo nej môže spôsobiť, že sa časť odvádzaných vedľajších produktov dostane späť do vody namiesto toho, aby unikla von. Ide o problém s čistotou vody, ktorý je odlišný od otázky pH, na ktorú odpovedá tento článok. Fľaša môže vyhovieť testu pH a aj tak sa oplatí preveriť, ako dobre izoluje vedľajšie plyny. Ide o samostatný konštrukčný detail, ktorému sa tu nevenujeme.

Namerané pH: čo ukazujú testy

Samotný opis mechanizmu nestačí, preto je užitočné pozrieť sa na skutočné meranie namiesto toho, aby sme niečo predpokladali. Nezávislé laboratórne testovanie fľaše Hydrion Core nameralo v zdrojovej vode pred obohatením vodíkom pH 6,28 a v hotovej výstupnej vode pH 6,33, čo predstavuje rozdiel približne 0,05 jednotky pH. Ide o taký malý rozdiel, že sa zmestí do bežnej odchýlky, ktorú by ste očakávali medzi dvoma samostatnými testami tej istej vody. Voda pritom zostáva pevne v mierne kyslom pásme, nie v alkalickom rozsahu, do ktorého má dosiahnuť ionizátor. Pre porovnanie, alkalické ionizátory sa zvyčajne zámerne propagujú s výstupným pH v rozmedzí od 8 do 10. Skutočná zmena pH takéhoto rozsahu by sa dala ľahko namerať aj pozorovať; posun o 0,05 jednotky taký nie je.

Tento výsledok sa týka konkrétne zariadenia Hydrion Core a podmienok uvedených laboratóriom, nie každej fľaše na vodíkovú vodu na trhu. Zariadenie, ktoré namiesto protónovej výmennej membrány používa holé elektródy priamo vo vode, alebo zariadenie s narušeným tesnením, sa môže správať inak. Takýto rozdiel by sa prejavil ako problém s čistotou či vedľajšími produktmi, nie ako dôkaz, že vodíková voda vo všeobecnosti zvyšuje pH. Ak si chcete overiť konkrétne údaje určitého výrobku namiesto toho, aby ste bezvýhradne prijali tvrdenie o celej kategórii, v tomto sprievodcovi meraním vodíka vo vode sa dozviete, ktoré nástroje poskytujú skutočný údaj.

Prečo tu pH nie je dôležitou hodnotou

Molekulou, ktorá vo vodíkovej vode zohráva úlohu, je rozpustený plynný H2, ktorého množstvo sa zvyčajne uvádza v častiach na miliardu (ppb) alebo v miligramoch na liter. Práve táto koncentrácia určuje, koľko vodíka voda skutočne obsahuje, nezávisle od jej pH. Telo absorbuje rozpustený H2 ako plyn bez ohľadu na to, či voda, v ktorej sa nachádzal, mala pH 6,3 alebo 7,1. Malá odchýlka nameraného pH na jednu či druhú stranu preto nie je veličinou, ktorá vám prezradí, či fľaša plní svoju úlohu. Ak vás zaujímajú samotné výpočty koncentrácie, nie otázka pH, tento prehľad rozdielov medzi ppb a ppm vysvetľuje, aká úroveň sa zvyčajne požaduje a prečo.

Pomáha tiež zasadiť pH vody do kontextu vlastnej chémie tela: žalúdočná kyselina má pH približne 1,5 až 3,5, čo je omnoho kyslejšie než akákoľvek pitná voda, ktorú by ste vypili. Preto zlomkový rozdiel v pH samotnej vody v pohári po jej príchode do žalúdka nepredstavuje významne veľkú veličinu. Niektorí predajcovia poukazujú na hodnoty ORP (oxidačno-redukčného potenciálu) ako na rýchly spôsob, ako zistiť, „koľko vodíka táto voda obsahuje“. ORP však závisí aj od pH a obsahu rozpustených minerálov, takže záporná hodnota ORP je nanajvýš hrubým ukazovateľom smeru, nie presným meraním pH ani koncentrácie H2. Číslo ORP daného zariadenia preto berte s touto výhradou, nie ako dôkaz niečoho konkrétneho.

Čo kontrolovať namiesto pH

Ak posudzujete fľašu na vodíkovú vodu, samotná hodnota pH vám veľa nepovie. Užitočnejšie je začať tým, aký spôsob elektrolýzy uvádza výrobca: konštrukcia SPE/PEM so špecifikovanou membránou a materiálom elektród vám poskytne konkrétne informácie, ktoré si môžete overiť. Pri výrobku, ktorý iba tvrdí, že ponúka „ionizovanú“ alebo „alkalickú vodíkovú vodu“, no neuvádza použitý mechanizmus, sa oplatí pozorne čítať, pretože tieto dva procesy vytvárajú skutočne odlišnú vodu. Potom hľadajte údaje o koncentrácii získané testovaním treťou stranou alebo overením pomocou plynovej chromatografie, nie iba marketingové číslo v ppb. Platí to rovnako ako pri údajoch o fľaši Hydrion Core uvedených vyššie, ktoré pochádzajú z externého laboratória, nie z tvrdenia samotného výrobcu. Uvádzanú hodnotu pH berte ako ukazovateľ čistoty a konzistentnosti: podobné pH zdrojovej a výstupnej vody je v súlade so správne utesnenou membránou, nie ako zdravotné tvrdenie v jednom či druhom smere.

Fľaša Hydrion Core na vodíkovú vodu je zariadenie, na ktorom boli namerané údaje o pH v tomto článku. Využíva konštrukciu s elektródami PEM opísanú vyššie a testovalo ju nezávislé laboratórium; jej vlastnosti teda nie sú opísané iba v marketingových materiáloch. Ak chcete širšie porovnanie vodíkovej a alkalickej vody ako kategórií vrátane histórie prínosov, ktorá túto zámenu spôsobila, v tomto porovnávacom sprievodcovi sa tejto téme venujeme podrobnejšie. A ak ďalej chcete porovnať presnosť merania pri rôznych meračoch a zariadeniach, pripravované porovnanie meračov rozpusteného vodíka sa zameriava konkrétne na to, ktorým nástrojom sa oplatí dôverovať.