Koľko vodíka je v pohári vodíkovej vody? (mg a molekuly)
Ak už poznáte hodnotu PPB na svojej fľaši, najpriamejším spôsobom, ako zistiť, „koľko vodíka“ obsahuje, je prepočítať túto koncentráciu na skutočné množstvo, pretože samotná hodnota PPB je pomer, nie množstvo, a rovnaká hodnota pri naliatí do dvoch rôznych objemov predstavuje dve rôzne celkové množstvá. Porcia s objemom 300 ml z fľaše Hydrion Core s menovitou hodnotou 5 000 PPB predstavuje približne 1,5 miligramu rozpusteného vodíka (H2). Nižšie vysvetľujeme, odkiaľ toto číslo pochádza, ako rovnaký prepočet urobiť podľa špecifikácií ktoréhokoľvek produktu a ako sa dávka vypitá vo vode porovnáva podľa hmotnosti s plynom, ktorý vytvára inhalačný prístroj.
- Hodnota koncentrácie, či už v PPB alebo ppm, sa na množstvo vodíka prepočíta až po vynásobení objemom, ktorý skutočne vypijete. Porovnávanie produktov iba podľa PPB preto môže byť zavádzajúce, ak sa líši veľkosť porcie.
- Prepočet PPB na miligramy vychádza z jednoduchého vzťahu: keďže hustota vody sa blíži k 1 kilogramu na liter, 1 PPB rozpusteného plynu predstavuje približne 1 mikrogram na liter.
- Na výpočet počtu molekúl potrebujete ešte dve konštanty: molárnu hmotnosť H2 a Avogadrovu konštantu. Výsledok predovšetkým ukazuje, ako veľmi malá hmotnosť zodpovedá obrovskému počtu jednotlivých molekúl.
- Rozpustený vodík má fyzikálny limit daný svojou rozpustnosťou vo vode, takže vyššie hodnoty v čerstvo pripravenej fľaši opisujú dočasný stav po elektrolýze, nie hodnotu, ktorú si voda udrží donekonečna.
Prečo vám hodnota PPB nepovie, koľko vodíka získavate
Časti na miliardu a časti na milión vyjadrujú pomer hmotnosti vodíka k hmotnosti vody. Číslo vám teda povie, aká koncentrovaná je voda, ale samo osebe nič nehovorí o celkovom množstve vodíka, ktoré sa chystáte vypiť. Dva produkty Hydrion to dobre ilustrujú: menovitá hodnota fľaše Core je až 5 000 PPB pri cykle s objemom 300 ml, zatiaľ čo Pulse dosahuje až 8 000 PPB, ale obsahuje len 280 ml. Vyššia hodnota PPB v menšej fľaši automaticky neznamená, že získate viac vodíka. Zistíte to len tak, že do výpočtu zahrniete objem, čomu sa venuje nasledujúca časť.
Od PPB k miligramom: priamy prepočet
Prepočet vychádza z jednej vlastnosti vody: jej hustota sa blíži k 1 kilogramu na liter, takže koncentrácia vyjadrená v hmotnostných častiach na miliardu takmer presne zodpovedá mikrogramom na liter (zdroj: Wikipedia, zápis častí na miliardu). Keď teda menovitú hodnotu PPB produktu vynásobíte objemom, ktorý vypijete, vyjadreným v litroch, priamo získate hmotnosť rozpusteného vodíka. Rovnaký výpočet platí pre každý formát Hydrion určený na pitie, ak poznáte jeho menovitú hodnotu PPB a objem porcie.
Core: 300 ml pri 5 000 PPB
Vynásobením 5 000 mikrogramov na liter hodnotou 0,3 litra získame 1 500 mikrogramov, teda približne 1,5 mg rozpusteného H2 v plnej 300 ml fľaši pri jej menovitej koncentrácii.
Pulse: 280 ml pri hodnote až 8 000 PPB
Pri plnom 10-minútovom cykle fľaše Pulse s hodnotou 8 000 PPB vychádza množstvo približne na 2,2 mg, zatiaľ čo rýchlejší 5-minútový režim s menovitou hodnotou približne 4 000 PPB dodá z rovnakých 280 ml takmer 1,1 mg. Kratší cyklus nie je len slabšou verziou, ktorá poskytne rovnaké množstvo: skutočne obsahuje približne polovicu rozpusteného vodíka a jeho príprava trvá zhruba polovicu času.
NOVA: 2 l pri hodnote až 3 000 PPB
Keďže džbán NOVA má objem celých 2 litrov, jeho 20-minútový cyklus s hodnotou až 3 000 PPB predstavuje približne 6 mg v celom džbáne. Rýchlejšia 10-minútová možnosť s menovitou hodnotou približne 2 000 PPB vychádza pri rovnakých 2 litroch približne na 4 mg. Väčší objem tu zohráva skutočnú úlohu: hoci je hodnota PPB zariadenia NOVA nižšia než pri Core alebo Pulse, celková hmotnosť na džbán je vyššia, pretože je jednoducho viac vody, ktorá nesie rozpustený plyn.
Tablety H2: 8 ppm v 500 ml
Tableta Hydrion H2 má menovitú hodnotu 8 ppm, čo zodpovedá 8 000 PPB, pri rozpustení v 500 ml vody. Rovnakým výpočtom — 8 000 mikrogramov na liter krát 0,5 litra — získame približne 4 mg rozpusteného vodíka na pohár, keď sa tableta úplne rozpustí.
| Produkt | Objem | Menovitá hodnota PPB | Približné množstvo rozpusteného H2 |
|---|---|---|---|
| Fľaša Core | 300 ml | 5 000 | ~1,5 mg |
| Fľaša Pulse (10-minútový režim) | 280 ml | 8 000 | ~2,2 mg |
| Fľaša Pulse (5-minútový režim) | 280 ml | 4 000 | ~1,1 mg |
| Džbán NOVA (20-minútový cyklus) | 2 000 ml | 3 000 | ~6 mg |
| Džbán NOVA (10-minútový cyklus) | 2 000 ml | 2 000 | ~4 mg |
| Tableta H2 | 500 ml | 8 000 (8 ppm) | ~4 mg |
Keď už poznáte množstvo v miligramoch pre objem, ktorý skutočne vypijete, máte číslo s rovnakým významom bez ohľadu na to, z ktorej fľaše, džbána alebo tablety pochádza. Je to poctivejší základ na porovnávanie než porovnávať hodnoty PPB namerané pri rôznych veľkostiach porcie.
Od miligramov k molekulám: koľko molekúl H2 to predstavuje?
Na prepočet množstva v miligramoch na počet molekúl potrebujete ešte dve konštanty: molárnu hmotnosť plynného vodíka, približne 2,016 gramu na mól (zdroj: NIST Chemistry WebBook), a Avogadrovu konštantu, približne 6,022 × 10^23 molekúl na mól (zdroj: NIST CODATA). Molárna hmotnosť prepočítava hmotnosť na počet mólov a Avogadrova konštanta premieňa móly na skutočný počet molekúl, takže tieto dva kroky nasledujú jeden po druhom.
Ak to použijeme na približne 1,5 mg v každej fľaši Core, vydelením 1,5 mg hodnotou 2,016 g na mól získame približne 0,00074 mólu H2. Po vynásobení Avogadrovou konštantou dostaneme približne 4,5 × 10^20 molekúl, teda asi 450 triliónov. Ide o rovnaké fyzické množstvo opísané dvoma spôsobmi: raz jednotkou dostatočne malou na odváženie kuchynskou váhou a raz jednotkou určenou na počítanie jednotlivých častíc. Veľkosť druhého čísla odráža to, aká malá je jedna molekula vodíka, nie zmenu skutočného množstva vodíka vo fľaši.
Viac sa o tom, čo táto molekula vlastne je a prečo je jej malá veľkosť dôležitá pre jej pohyb vo vode, dozviete v tomto vysvetľujúcom článku o molekulárnom vodíku. Táto časť sa venuje iba prepočtu jednotiek: nehovorí nič o tom, koľko z týchto molekúl sa dostane do konkrétneho tkaniva alebo ich telo využije. Na túto samostatnú otázku samotný prepočet neodpovedá.
Limit: prečo hodnota PPB nemôže neustále rásť
Rozpustnosť vodíka vo vode má fyzikálny limit. Henryho konštanta pre plynný vodík určuje túto rovnovážnu hranicu pre vodu ponechanú otvorenú voči vodíku pri tlaku približne 1 atmosféry a izbovej teplote na približne 1,6 mg na liter, teda asi 1 600 PPB (zdroj: NIST Chemistry WebBook, údaje o Henryho zákone). Táto hodnota opisuje vodu v rovnováhe s plynom nad ňou: dosiahne koncentráciu určenú fyzikálnymi podmienkami a zostane na nej, pokiaľ sa tieto podmienky nezmenia.
Hodnoty 5 000 až 8 000 PPB pri produktoch Core, Pulse a tabletách H2 výrazne prekračujú túto rovnovážnu hranicu. Dôvodom je načasovanie, nie rozpor s fyzikálnymi zákonmi: elektrolýza uvedie vodu v uzavretej fľaši do dočasného presýteného stavu, ktorý sa v nej udržiava vďaka malému množstvu vnútorného tlaku. Po odskrutkovaní uzáveru a uvoľnení tohto tlaku sa rozpustený vodík začne vracať k rovnovážnej hodnote približne 1 600 PPB. Preto je uvedená hodnota PPB v skutočnosti východiskovým bodom, nie hodnotou, ktorú si voda udrží donekonečna. Viac o tom, ako rýchlo koncentrácia po otvorení fľaše klesá, nájdete v tomto článku o tom, ako dlho zostáva vodík vo vode.
To však neznamená, že uvedená hodnota PPB je nepresná; čerstvo pripravená fľaša skutočne začína na svojej menovitej koncentrácii. Z praktického hľadiska záleží na tom, ako skoro po príprave ju vypijete, pretože od toho závisí, koľko z uvedeného množstva zostane rozpusteného, keď sa k vám dostane. Ak chcete zistiť skutočnú koncentráciu vo fľaši namiesto spoliehania sa na menovité špecifikácie, pozrite si tohto sprievodcu meračmi rozpusteného vodíka. O tom, ako hodnota PPB počas jedného cyklu minútu po minúte stúpa, sa dočítate v tomto článku o čase prípravy.
Porovnanie dávky vypitej vo vode s výkonom inhalačného prístroja
Inhalačné prístroje uvádzajú výstupný výkon vodíka ako prietok plynu v mililitroch za minútu, čo je iný druh merania než koncentrácia rozpusteného plynu. Aby sa dali tieto dve hodnoty porovnať, treba ich najprv previesť na rovnaký základ — miligramy H2. Vysvetlenie hodnôt PPB a ppm opisuje koncentračnú stránku tohto prepočtu; pri plyne sa vychádza zo vzťahu medzi tlakom, objemom a teplotou plynu podľa zákona ideálneho plynu, ktorý využíva molárnu plynovú konštantu (zdroj: NIST CODATA).
Ak predpokladáme, že výstupný plyn má teplotu blízku izbovej a je pri atmosférickom tlaku, čo je štandardný základ na uvádzanie prietoku plynu, 1 mól plynného vodíka zaberá približne 24,5 litra. Hodnotu v mililitroch za minútu preto možno previesť na móly za minútu a následne pomocou molárnej hmotnosti vodíka na miligramy za minútu.
Hydrion Zenith ponúka sedem úrovní výstupu. Dve z nich, 300 ml/min a 600 ml/min, sú označené konkrétne ako čistý vodík s deklarovanou čistotou 99,99 %. Prepočet týchto dvoch nastavení dáva pri nižšom z nich približne 24,7 mg plynného H2 za minútu a pri vyššom z týchto dvoch čistých nastavení približne 49,4 mg za minútu. Zostávajúce nastavenia v rozsahu od 450 do 1 800 ml/min obsahujú aj kyslík a stránka produktu neuvádza, akú časť tohto zmiešaného prietoku tvorí vodík. Zdroj preto neposkytuje dostatok informácií na prepočet týchto konkrétnych nastavení na hmotnosť vodíka a tento článok ju neodhaduje.
V porovnaní s približne 1,5 mg v 300 ml fľaši Core dodá nižšie nastavenie inhalácie čistého vodíka porovnateľnú hmotnosť plynného H2 za menej než štyri sekundy a vyššie z dvoch čistých nastavení za menej než dve sekundy. Tento rozdiel vyplýva z hustoty plynu: rovnaký objem čistého plynného vodíka obsahuje omnoho väčšiu hmotnosť H2 než rovnaký objem vody s niekoľkými tisíckami častí rozpusteného plynu na miliardu. Je to fakt o hustote, nie tvrdenie o tom, ktorá cesta umožní telu využiť viac vodíka. Pri pití prechádza vodík tráviacim traktom, pri inhalácii pľúcami. Rovnaký počet miligramov na papieri nehovorí nič o tom, koľko vodíka sa vstrebá jednou alebo druhou cestou ani o tom, ako sa tieto dve možnosti fyziologicky porovnávajú. Porovnanie hmotnosti a porovnanie účinkov sú dve odlišné otázky a tento článok odpovedá iba na prvú z nich.
Vykonajte si výpočet sami
Na celý prepočet potrebujete iba dve hodnoty, ktoré nájdete v špecifikáciách takmer každého produktu: menovitú hodnotu PPB (alebo ppm) a objem, ktorý skutočne vypijete. Vynásobte hodnotu PPB objemom v litroch, čím získate mikrogramy, a výsledok vydeľte 1 000, aby ste dostali miligramy. Získate tak údaj, ktorý má rovnaký význam bez ohľadu na to, z ktorej fľaše, džbána alebo tablety pochádza. Molárnu hmotnosť a Avogadrovu konštantu potrebujete iba vtedy, ak chcete pokračovať a zobraziť rovnaké množstvo ako počet molekúl.
Oplatí sa porovnávať miligramy, nie PPB, kedykoľvek dávate do súvislosti hlavné číselné údaje rôznych produktov. Fľaša s nižšou menovitou hodnotou PPB, ale väčším objemom porcie môže dodať viac vodíka než menšia fľaša s pôsobivejším číslom; rovnako často to platí aj opačne, a práve v tom spočíva pasca porovnávania samotných hodnôt PPB. Pozrite si celý sortiment produktov Hydrion určených na pitie v kolekcii vodíkovej vody alebo na stránke produktu fľaše Hydrion Core si prečítajte jej špecifikácie času cyklu a objemu spolu s číslami uvedenými v tomto článku. Ďalšie rozbory špecifikácií v rámci tohto prehľadu nájdete na blogu Novinky v ostatných článkoch série Špecifikácie a fungovanie.