Hur mycket vätgas finns det egentligen i ett glas vätgasvatten? (mg och molekyler)
Om du redan känner till flaskans ppb-värde är det enklaste sättet att ta reda på ”hur mycket vätgas” det handlar om att omvandla koncentrationen till en faktisk mängd, eftersom ett ppb-värde i sig är ett förhållande, inte en mängd, och samma värde i två olika volymer ger två olika totalmängder. En portion på 300 ml från en Hydrion Core Vätgasvattenflaska med det angivna värdet 5 000 ppb motsvarar ungefär 1,5 milligram löst väte (H2), och nedan går vi igenom var den siffran kommer ifrån, hur du gör samma omvandling utifrån specifikationerna för vilken produkt som helst och hur en dricksdos står sig, räknat i massa, mot gasen som en inhalationsmaskin avger.
- Ett koncentrationsvärde, oavsett om det anges i ppb eller ppm, blir en mängd vätgas först när du multiplicerar det med volymen du faktiskt dricker. Därför kan det bli missvisande att jämföra produkter enbart utifrån ppb när portionsstorlekarna skiljer sig åt.
- Omvandlingen från ppb till milligram bygger på ett enkelt samband: eftersom vattnets densitet ligger nära 1 kilogram per liter motsvarar 1 ppb löst gas ungefär 1 mikrogram per liter.
- För att gå vidare därifrån och räkna antalet molekyler behövs två konstanter till: H2:s molmassa och Avogadros tal. Det visar framför allt hur en mycket liten massa motsvarar ett enormt antal enskilda molekyler.
- Löst vätgas har ett fysiskt tak som bestäms av dess löslighet i vatten. De högre värdena i en nyproducerad flaska beskriver därför ett tillfälligt tillstånd efter elektrolys, inte ett värde som vattnet behåller för alltid.
Varför ett PPB-värde inte berättar hur mycket vätgas du får i dig
Parts per billion och parts per million beskriver förhållandet mellan vätgasens massa och vattnets massa. Det betyder att värdet berättar hur koncentrerat vattnet är, men säger ingenting i sig om den totala mängd vätgas du är på väg att dricka. Två Hydrion-produkter visar det tydligt: Core har ett angivet värde på upp till 5 000 ppb för en cykel på 300 ml, medan Pulse når upp till 8 000 ppb men bara rymmer 280 ml. Ett högre ppb-värde i en mindre flaska innebär inte automatiskt att mer vätgas tillförs. Det enda sättet att ta reda på det är att räkna in volymen, vilket vi gör i nästa avsnitt.
Från PPB till milligram: den direkta omvandlingen
Omvandlingen bygger på ett faktum om vatten: dess densitet ligger nära 1 kilogram per liter. Därför motsvarar en koncentration som mäts i miljarddelar av massan nästan exakt mikrogram per liter (källa: Wikipedia, parts-per notation). Om du multiplicerar produktens angivna ppb-värde med volymen du dricker, uttryckt i liter, får du alltså direkt massan av den lösta vätgasen. Samma beräkning fungerar för alla Hydrions dryckesformat när du känner till det angivna ppb-värdet och portionsvolymen.
Core: 300 ml vid 5 000 ppb
Multiplicerar du 5 000 mikrogram per liter med 0,3 liter får du 1 500 mikrogram, eller ungefär 1,5 mg löst H2 i en full flaska på 300 ml vid dess angivna koncentration.
Pulse: 280 ml vid upp till 8 000 ppb
Pulse-flaskans cykel på 280 ml vid maxvärdet 8 000 ppb med inställningen på 10 minuter motsvarar ungefär 2,2 mg, medan det snabbare läget på 5 minuter, med ett angivet värde på cirka 4 000 ppb, ger närmare 1,1 mg från samma volym på 280 ml. Den kortare cykeln är inte en mindre version av samma mängd; den innehåller faktiskt ungefär hälften så mycket löst vätgas efter ungefär halva väntetiden.
NOVA: 2 l vid upp till 3 000 ppb
Eftersom NOVA-kannan rymmer hela 2 liter motsvarar dess 20-minuterscykel på upp till 3 000 ppb ungefär 6 mg för hela kannan. Det snabbare alternativet på 10 minuter, med ett angivet värde på cirka 2 000 ppb, ger ungefär 4 mg i samma volym på 2 liter. Den större volymen spelar en verklig roll här: även om NOVA:s ppb-värde är lägre än Cores eller Pulses blir den totala massan per kanna större, eftersom det helt enkelt finns mer vatten som bär den lösta gasen.
H2-tabletter: 8 ppm i 500 ml
En Hydrion H2-tablett har ett angivet värde på 8 ppm, vilket motsvarar 8 000 ppb, upplöst i 500 ml vatten. Samma multiplikation, 8 000 mikrogram per liter gånger 0,5 liter, ger ungefär 4 mg löst vätgas per glas när tabletten har lösts upp helt.
| Produkt | Volym | Angivet ppb | Ungefärlig mängd löst H2 |
|---|---|---|---|
| Core-flaska | 300 ml | 5 000 | ~1,5 mg |
| Pulse-flaska (10-minutersläge) | 280 ml | 8 000 | ~2,2 mg |
| Pulse-flaska (5-minutersläge) | 280 ml | 4 000 | ~1,1 mg |
| NOVA-kanna (20-minuterscykel) | 2 000 ml | 3 000 | ~6 mg |
| NOVA-kanna (10-minuterscykel) | 2 000 ml | 2 000 | ~4 mg |
| H2-tablett | 500 ml | 8 000 (8 ppm) | ~4 mg |
När du har räknat ut milligrammängden för volymen du faktiskt dricker har du ett värde som betyder samma sak oavsett vilken flaska, kanna eller tablett det kommer från. Det är en mer rättvis grund för jämförelse än att ställa ppb-värden mot varandra när de gäller olika portionsstorlekar.
Från milligram till molekyler: hur många H2-molekyler är det?
För att omvandla en mängd i milligram till ett antal molekyler behövs ytterligare två konstanter: vätgasens molmassa, cirka 2,016 gram per mol (källa: NIST Chemistry WebBook), och Avogadros tal, cirka 6,022 × 10^23 molekyler per mol (källa: NIST CODATA). Molmassan omvandlar en massa till ett antal mol, och Avogadros tal omvandlar mol till ett faktiskt antal molekyler, så de två stegen följer på varandra.
Om vi tillämpar detta på Cores ungefär 1,5 mg per flaska får vi följande: 1,5 mg delat med 2,016 g per mol ger cirka 0,00074 mol H2, och multiplicerar vi det med Avogadros tal får vi ungefär 4,5 × 10^20 molekyler, eller cirka 450 triljoner. Det är samma fysiska mängd beskriven på två sätt: först i en enhet som är liten nog att väga på en köksvåg och sedan i en enhet avsedd för att räkna enskilda partiklar. Att den andra siffran är så stor beror på hur liten en enskild vätemolekyl är, inte på att det faktiskt finns en annan mängd vätgas i flaskan.
Läs mer om vad molekylen faktiskt är och varför dess lilla storlek spelar roll för hur den rör sig genom vatten i den här förklaringen av molekylärt väte. Det här avsnittet handlar enbart om enhetsomvandling: det säger ingenting om hur många av dessa molekyler som når en viss vävnad eller används av kroppen, vilket är en separat fråga som själva omvandlingsberäkningen inte kan besvara.
Gränsen: varför PPB inte kan fortsätta att stiga
Vätgasens löslighet i vatten har en fysisk gräns, och Henrys lag ger, för vatten som lämnas öppet för vätgas vid cirka 1 atmosfär och rumstemperatur, ett vilovärde på ungefär 1,6 mg per liter, eller cirka 1 600 ppb (källa: NIST Chemistry WebBook, Henry's law data). Det värdet beskriver vatten i jämvikt med gasen ovanför, där koncentrationen har stabiliserats enligt fysikens lagar och förblir där så länge förhållandena inte ändras.
Värdena på 5 000–8 000 ppb för Core, Pulse och H2-tabletterna ligger betydligt över det vilovärdet. Förklaringen är tidpunkten, inte att fysiken säger emot sig själv: elektrolysen försätter en förseglad flaska i ett tillfälligt övermättat tillstånd, som hålls kvar av ett visst inre tryck i den slutna behållaren. När locket tas av och trycket släpper börjar den lösta vätgasen återgå mot vilovärdet på ungefär 1 600 ppb. Det är därför ett angivet ppb-värde egentligen är en startpunkt, inte ett värde som vattnet behåller för alltid. Mer om hur snabbt värdet faktiskt sjunker när flaskan väl har öppnats kan du läsa i den här artikeln om hur länge vätgas stannar kvar i vatten.
Inget av det här betyder att det angivna ppb-värdet är felaktigt; en ny flaska börjar verkligen vid sin angivna koncentration. Den praktiska detaljen som spelar roll är hur snart efter produktionen du dricker vattnet, eftersom tidpunkten avgör hur mycket av det angivna värdet som fortfarande är löst när vattnet når dig. Om du vill kontrollera flaskans faktiska koncentration i stället för att förlita dig på den angivna specifikationen kan du läsa den här guiden till mätare för löst vätgas. Om du vill se hur ppb-värdet stiger minut för minut under en enskild cykel kan du läsa den här artikeln om produktionstid.
Jämföra en dricksdos med en inhalationsmaskins utflöde
Inhalationsmaskiner anger vätgasutflödet som ett gasflöde, i milliliter gas per minut. Det är en annan typ av mått än en löst koncentration, så de två värdena måste omvandlas till samma grund, milligram H2, innan de går att jämföra. I förklaringen av ppb och ppm behandlas koncentrationsdelen av jämförelsen. För gasen används sambandet mellan gasens tryck, volym och temperatur enligt den ideala gaslagen, som utgår från gaskonstanten (källa: NIST CODATA).
Om vi antar att utflödet ligger nära rumstemperatur och atmosfärstryck, vilket är standardförutsättningen när ett gasflöde anges, upptar 1 mol vätgas cirka 24,5 liter. Därför kan ett värde i milliliter per minut omvandlas till mol per minut och sedan till milligram per minut när vätgasens molmassa räknas in.
Hydrion Zenith har sju angivna utflödesnivåer. Två av dem, 300 ml/min och 600 ml/min, anges uttryckligen vara ren vätgas, med en angiven renhet på 99,99 %. Omvandlingen av dessa två inställningar ger ungefär 24,7 mg vätgas per minut för den lägre nivån och ungefär 49,4 mg per minut för den högre av de två rena inställningarna. I de övriga inställningarna, från 450 till 1 800 ml/min, blandas syre in. Produktsidan anger inte hur stor andel av det kombinerade flödet som är vätgas, så det finns inte tillräcklig information i källan för att omvandla just dessa inställningar till en vätgasmassa. Den här artikeln gissar inte heller.
Jämfört med Cores cirka 1,5 mg per flaska på 300 ml levererar den lägre inställningen för ren vätgas en jämförbar massa H2-gas på mindre än fyra sekunder, och den högre av de två rena inställningarna gör det på mindre än två sekunder. Skillnaden beror på gasens densitet: en viss volym ren vätgas innehåller mycket mer H2-massa än samma volym vatten med några tusen miljondelar löst gas. Det är ett faktum om densitet, inte ett påstående om vilken metod som gör att kroppen tillgodogör sig mer vätgas. När du dricker passerar vätgasen genom mag-tarmkanalen, medan den vid inandning passerar genom lungorna. Att jämföra milligramvärden på papper säger ingenting om hur mycket vätgas som tas upp via respektive väg eller hur de två metoderna står sig fysiologiskt. En jämförelse av massa och en jämförelse av effekt är två olika frågor, och det är bara den första som besvaras här.
Gör beräkningen själv
För hela omvandlingen behövs bara två värden som du hittar på specifikationsbladet för nästan vilken produkt som helst: det angivna ppb-värdet (eller ppm-värdet) och volymen du faktiskt dricker. Multiplicera ppb-värdet med volymen i liter för att få mikrogram, dividera med 1 000 för att få milligram, så har du ett värde som betyder samma sak oavsett vilken flaska, kanna eller tablett det kommer från. Molmassan och Avogadros tal behövs bara om du vill ta nästa steg och räkna samma mängd som ett antal molekyler.
Det du bör komma ihåg är att jämföra milligram, inte ppb, när du ställer en produkts huvudvärde mot en annans. En flaska med ett lägre angivet ppb-värde men en större portionsvolym kan tillföra mer vätgas totalt än en mindre flaska med ett mer imponerande värde, och det omvända gäller lika ofta. Det är precis den fallgrop som en jämförelse av enbart ppb-värden leder till. Se hela sortimentet av Hydrions dryckesformat i kollektionen med vätgasvatten, eller läs produktsidan för Hydrion Core Vätgasvattenflaska för specifikationer om cykeltid och kapacitet, tillsammans med siffrorna som vi har räknat på här. Om du vill läsa fler specifikationsgenomgångar från den här kunskapshubben kan du bläddra i bloggen Nyheter och ta del av resten av serien Specs & How It Works.