Je vodikova voda alkalna? Kaj elektroliza naredi (in česa ne) s pH
Vodikova voda ni različica alkalne vode. Dodajanje raztopljenega vodikovega plina z elektrolizo SPE/PEM in premik pH proti alkalnemu delu lestvice sta dve različni stvari, dobro izdelana steklenica za vodikovo vodo pa je zasnovana za prvo, ne da bi bistveno vplivala na drugo. Neodvisno laboratorijsko testiranje steklenice Hydrion Core za vodikovo vodo z membrano je izmerilo začetni pH 6,28 v izvorni vodi in 6,33 v končni vodi, obogateni z vodikom: razlika je tako majhna, da spada v okvir običajnega odstopanja med meritvami, ne pa med pomembne premike proti alkalnemu območju. Da bi razumeli, zakaj, si moramo na kratko ogledati, kaj meri pH in kako se elektroliza v steklenici za vodikovo vodo razlikuje od elektrolize v alkalnem ionizatorju.
- pH in koncentracija vodika sta ločeni spremenljivki. Steklenica za vodikovo vodo je zasnovana za povečanje količine raztopljenega H2, ne pa za spreminjanje kislosti ali alkalnosti vode.
- Alkalni ionizatorji in steklenice za vodikovo vodo SPE/PEM uporabljajo elektrolizo, vendar za različna namena. Ionizator je zasnovan tako, da vodo razdeli na kisel in alkalen tok. Membranska steklenica za vodikovo vodo odvaja stranski plin, pitna voda pa ostane en sam tok.
- To potrjujejo tudi izmerjeni podatki. Laboratorijsko testiranje steklenice Hydrion Core je pokazalo premik pH za 0,05 enote med izvorno in izhodno vodo, kar ne pomeni premika v alkalno območje.
Kaj pH v resnici meri
pH opisuje ravnovesje med vodikovimi ioni (H+) in hidroksidnimi ioni (OH-) v tekočini na lestvici od 0 do 14, pri čemer je 7 nevtralna sredina (vir: USGS Water Science School). Vrednost pod 7 pomeni, da je v vodi glede na hidroksidne ione več prostih vodikovih ionov, kar kemiki imenujejo kislo. Vrednost nad 7 pomeni nasprotno: več hidroksidnih ionov, kar je bazična oziroma alkalna stran lestvice. Večina vode iz pipe in večina ustekleničene vode sta blizu nevtralne sredine, običajno nekje med 6,5 in 8,5, odvisno od vira, in to izhodiščno stanje je pomembno, ker se z njim začne vsak postopek elektrolize, preden lahko karkoli spremeni.
Vse to še ne pove ničesar o vodikovem plinu. pH opisuje ravnovesje ionov, molekularni vodik (H2) pa je raztopljen plin, ki se vede neodvisno od tega ravnovesja. Steklenica lahko znatno poveča količino raztopljenega H2, hkrati pa ohrani ravnovesje ionov in s tem pH blizu začetne vrednosti. Ali se to res zgodi, je odvisno od zasnove elektrolize v napravi, zato si mehanizem velja podrobneje ogledati.
Zakaj ljudje zamenjujejo alkalno in vodikovo vodo
Ta zmeda ima resnično zgodovinsko ozadje. Alkalni ionizatorji vode uporabljajo elektrolizo z ionsko izmenjevalno membrano, ki je posebej zasnovana tako, da vhodno vodo razdeli na dva ločena toka: enega bolj kislega in drugega bolj alkalnega; alkalni tok nato skozi pipo priteče za pitje (vir: Alkalna voda, Wikipedija). Pri isti reakciji elektrolize na katodi kot stranski produkt nastane tudi nekaj vodikovega plina. Koristi, opažene v zgodnjih raziskavah vodika, so dolga leta pripisovali povišani alkalnosti vode, saj je bila alkalnost lastnost, na kateri je ionizator izrecno temeljil v svojem oglaševanju. Ko so raziskave molekularnega vodika napredovale, so vse več teh učinkov pripisali naključno nastalemu plinu H2 namesto samemu premiku pH, saj pitje alkalne vode ne spremeni notranjega pH telesa, ki ostaja strogo uravnavan ne glede na to, kaj pijete (kot je navedeno tudi v zgornjem povzetku Wikipedije). Prav ta zgodovina pojasnjuje, zakaj ljudje včasih domnevajo, da steklenica za vodikovo vodo deluje enako kot alkalni ionizator: oba izdelka uporabljata isti postopek, elektrolizo, čeprav je namen elektrolize v vsaki napravi drugačen.
Čemu je alkalni ionizator pravzaprav namenjen
Membrana ionizatorja je namenjena prav temu, da vodo loči na dva toka. To je celoten cilj njegove zasnove, zvišan pH alkalnega toka, pogosto oglaševan v razponu od 8 do 10, pa je glavna lastnost izdelka. Steklenica za vodikovo vodo ima že od začetka drugačno nalogo, in prav tu se mehanizem dejansko razlikuje.
V čem se elektroliza SPE/PEM razlikuje
V steklenici za vodikovo vodo SPE/PEM (trdni polimerni elektrolit/protonsko izmenjevalna membrana) ima membrana ožjo vlogo kot membrana v ionizatorju. Nameščena je med elektrodama in prepušča samo protone, medtem ko se kisikov plin, ki nastaja na anodi, skupaj z morebitnimi sledmi ozona ali klorovih stranskih produktov odvaja skozi ločeno odprtino, namesto da bi se znova pomešal z vodo, ki jo pijete (preberite podrobno razlago elektrolize SPE/PEM, ki mehanizem pojasni bolj poglobljeno). Steklenica Hydrion Core na primer uporablja platinasti elektrodi s to zasnovo protonske izmenjave prav zato, da voda ostane en sam neprekinjen tok, ki se mu preprosto doda raztopljen vodikov plin, namesto da bi se razdelil na ločena kisla in alkalna toka, kakršna ustvarja ionizator.
Ta ločitev je pomembna tudi za ravnanje s stranskimi produkti, ne le za pH. Naprava brez ustrezne membrane ali s slabim tesnjenjem okoli nje lahko omogoči, da se nekaj teh odvedenih stranskih produktov vrne v vodo, namesto da bi ušli, kar predstavlja vprašanje čistosti, ločeno od vprašanja pH, na katero odgovarja ta članek. Steklenica lahko uspešno opravi preizkus pH, pa je vseeno vredno preveriti, kako dobro ločuje stranske pline; to je ločena konstrukcijska podrobnost od tiste, ki jo obravnavamo tukaj.
Izmerjeni pH: kaj pokaže testiranje
Opis mehanizma pove le toliko, zato je koristno pogledati dejansko meritev, namesto da bi jo predpostavljali. Neodvisno laboratorijsko testiranje steklenice Hydrion Core je izmerilo pH izvorne vode pred obogatitvijo z vodikom: 6,28; pH končne izhodne vode po obogatitvi pa je znašal 6,33, kar pomeni razliko približno 0,05 enote pH. Razlika je tako majhna, da je znotraj običajnega odstopanja, ki bi ga pričakovali med dvema ločenima testoma iste vode, voda pa ostane izrazito na rahlo kisli strani nevtralne vrednosti, namesto da bi prešla v alkalno območje, ki ga je ionizator zasnovan doseči. Za primerjavo: alkalni ionizatorji so običajno zasnovani in oglaševani tako, da dosegajo pH od 8 do 10, zato bi bilo mogoče resnični premik pH takšne velikosti zlahka izmeriti in opaziti; premik za 0,05 enote ni tak premik.
Ta rezultat velja posebej za steklenico Hydrion Core in za navedene pogoje laboratorijskega testiranja, ne pa za vse steklenice za vodikovo vodo na trgu. Naprava z golimi elektrodami, nameščenimi neposredno v vodi, namesto s protonsko izmenjevalno membrano, ali naprava s poškodovanim tesnilom bi se lahko vedla drugače; takšna razlika bi se pokazala kot težava s čistostjo ali stranskimi produkti, ne pa kot dokaz, da vodikova voda na splošno zvišuje pH. Če želite preveriti podatke za določen izdelek, namesto da bi slepo verjeli trditvi, ki velja za celotno kategorijo, ta vodnik za merjenje vodika v vodi pojasnjuje, kateri pripomočki omogočajo dejansko meritev.
Zakaj pH tu ni najpomembnejša vrednost
Molekula, ki deluje v vodikovi vodi, je raztopljeni plin H2, ki se običajno izraža v delih na milijardo (PPB) ali miligramih na liter; prav ta koncentracija določa, koliko vodika voda dejansko vsebuje, neodvisno od njenega pH. Telo absorbira raztopljeni H2 kot plin ne glede na to, ali je bila voda, v kateri je bil raztopljen, izmerjena pri pH 6,3 ali 7,1, zato majhna razlika v vrednosti pH ni pokazatelj, ali steklenica opravlja svojo nalogo. Če vas zanima izračun koncentracije, ne pa vprašanje pH, ta razlaga razlik med PPB in PPM pojasnjuje, katere ravni se običajno dosegajo in zakaj.
Pomaga tudi, če pH vode postavimo v kontekst lastne telesne kemije: želodčna kislina ima pH približno od 1,5 do 3,5, kar je precej bolj kislo od katere koli pitne vode, ki bi jo zaužili, zato majhna razlika v pH same vode v kozarcu ni bistveno velika spremenljivka, ko voda prispe v želodec. Nekateri prodajalci kot hiter približek za vprašanje »koliko vodika je v tej vodi« navajajo meritve ORP (oksidacijsko-redukcijskega potenciala), vendar je ORP občutljiv tako na pH kot na vsebnost raztopljenih mineralov, zato je negativna vrednost ORP kvečjemu grob pokazatelj smeri, ne pa natančna meritev pH ali koncentracije H2. Vrednost ORP naprave je zato treba obravnavati ob upoštevanju tega opozorila, ne pa kot dokaz česarkoli konkretnega.
Kaj preveriti namesto pH
Če ocenjujete steklenico za vodikovo vodo, vam sama vrednost pH pove zelo malo. Bolj uporabno je najprej preveriti, kateri način elektrolize navaja proizvajalec: zasnova SPE/PEM z navedeno membrano in materialom elektrod omogoča preverjanje konkretnih podatkov, medtem ko je vredno natančno prebrati opis izdelka, ki trdi le, da gre za »ionizirano« ali »alkalno vodikovo vodo«, ne da bi pojasnil mehanizem, saj ta postopka ustvarjata resnično različno vodo. Nato poiščite podatke o koncentraciji, pridobljene z neodvisnim testiranjem ali potrjene s plinsko kromatografijo, namesto da se zanašate zgolj na oglaševano vrednost PPB, tako kot podatki za steklenico Hydrion Core, navedeni zgoraj, izvirajo iz zunanjega laboratorija in ne iz trditve proizvajalca. Navedeno vrednost pH je smiselno obravnavati kot pokazatelj čistosti in doslednosti: podoben pH izvorne in izhodne vode je skladen z ustrezno zatesnjeno membrano, ne pa kot zdravstveno trditev v katero koli smer.
Steklenica za vodikovo vodo Hydrion Core je naprava, na kateri temeljijo izmerjeni podatki o pH v tem članku. Zasnovana je na zgoraj opisani zasnovi elektrod PEM, testiral pa jo je neodvisni laboratorij, zato opis ne temelji zgolj na oglaševalskih trditvah. Če vas zanima širša primerjava vodikove in alkalne vode kot kategorij, vključno z zgodovino trditev o koristih, zaradi katere je prišlo do te zmede, ta primerjalni vodnik to temo obravnava podrobneje. Če želite naslednjič preveriti natančnost meritev pri različnih merilnikih in napravah, bo prihajajoča primerjava merilnikov raztopljenega vodika posebej obravnavala, katerim pripomočkom lahko zaupate.