Концентрация водородного газа (H₂) часто сообщается в молярности (моль/литр (M) или милимол/л мМ), частей на миллион (ppm), частей на миллиард (ppb) или миллиграммов на литр (мг / л) , В разбавленных концентрациях 1 м.д. примерно такой же, как 1 мг/л, и они часто используются взаимозаменяемо. Молярная масса молекулярного водорода составляет около 2 мг/милимол, и поэтому 1 мг примерно такой же, как 0,5 моль, так что 1 ppm≈1 мг/л ≈ 0,5 мМ.

Концентрация газообразного водорода (H₂) в обычной воде (например, крана, бутилированная, отфильтрованная и т. д.) cоставляет около 8,65 × 10 -7 мг/л. Другими словами, имеется менее одной восьми миллионной доли H₂. Следовательно, нет терапевтического значения H₂ при такой низкой концентрации в нормальной фильтрованной воде. Исследования с использованием газообразного водорода, растворенного в диапазоне воды от 0,5 мг/л до 1,6+ мг/л, при большинстве исследований с использованием концентрации около 1,6 мг/л (0,8 мМ).

В научной литературе концентрация 1,6 мг/л (1,6 м.д. или 0,8 мМ) считается концентрацией при «насыщении», потому что именно это будет концентрация, если бы присутствовал только водородный газ с давлением, равным давлению на уровне моря , Что составляет 760 мм-ртуть (760 торр, 101.325 кПа, 1.01325 барр. Или 14.69595 фунтов на квадратный дюйм), также равный одной атмосфере (атм). Ниже приводится объяснение растворимости различных газов в воде с последующим акцентом на растворимость молекулярного водорода.

РАСТВОРИМОСТЬ ГАЗА В ВОДЕ

Открытый контейнер с водой (например, водопроводная вода, вода в бутылках и т. д.) Будет содержать небольшие количества всех газов в атмосфере, таких как азот, кислород, углекислый газ и очень небольшое количество других газов (например, гелий, водород и т. д.).

Количество газа, растворенного в воде, в основном зависит от давления и температуры. Согласно закону Генри, концентрация любого газа в воде прямо пропорциональна парциальному давлению этого газа над водой. Это означает, что если давление этого газа увеличивается, то количество этого газа, растворенного в воде, также увеличивается. Так компании производят газированные напитки; Они увеличивают давление двуокиси углерода (CO₂), что приводит к тому, что больше газа растворяется в напитке. Растворимость газа в воде также зависит от собственных химических/физических свойств газа (например, поляризуемости, размера, гидрофобности и т. д.). Поэтому каждый газ имеет другую константу растворимости. Мы называем эти константы газа растворимости «константами Генри» (K_H), которые экспериментально определяются при определенных давлениях и температурах. Концентрация любого газа может быть легко рассчитана с использованием следующей формы закона Генри:

C = P/K_H

Где C представляет собой концентрацию растворенного газа (моль/л), K_H является постоянной характеристикой конкретного газа (L Atm/mol ), а P представляет парциальное давление конкретного газа над раствором (атм), В таблице 1 показана концентрация различных атмосферных газов в воде при SATP (стандартная температура и давление окружающей среды), которая была рассчитана с использованием закона Генри.

Таблица 1. Концентрация (насыщение) некоторых общих атмосферных газов в воде при их естественном удельном атмосферном парциальном давлении.

*Этот вид участвует в кислотно-щелочных реакциях при растворении в воде (то есть CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃), и поэтому он не является идеальным газом и отклоняется от закона Генри.

НАСЫЩЕНИЕ

Насыщение газа в воде определяется как когда давление газа над раствором равно, то есть в равновесии давления газа в растворе. Поэтому насыщение зависит от парциального давления интересующего газа.

Например, если вы поместите стакан чистой воды с абсолютно без газов, растворенных в нем на прилавке, и пусть он сидит, то атмосферные газы (например, кислород, азот, углекислый газ и т. д.) Начнут растворяться в воде до тех пор, пока количество газа, поступающего в воду, равно количеству газа, выходящего из воды.

Этот принцип также объясняет, почему содовая поп-музыка в конечном итоге становится «плоской». При открытии контейнера растворенный диоксид углерода (CO₂) немедленно начнет выходить из напитка до тех пор, пока давление СО₂ в газированном напитке не будет равным давлению СО₂ в атмосфере.

Насыщение обычно обсуждается в терминах либо концентрации газа, полученного при его нормальном атмосферном парциальном давлении (как это было сделано для N₂ выше), либо при концентрации, полученной, если газ выше раствора представляет собой только чистый газ, представляющий интерес, при давление, равное одной атмосфере (атм). Давление 1 атм используется, потому что это нормальное атмосферное давление на уровне моря.

Последнее определение насыщения - это то, как этот сайт MHF и многие научные статьи используют этот термин. Это важно иметь в виду при обсуждении дозировки и концентрации в процентах от насыщения или пересыщения.

В таблице 2 показана концентрация растворенных газов при насыщении, если их атмосферное давление составляет один атм (при SATP).

Таблица 2. Равновесная концентрация (насыщение) некоторых общих атмосферных газов в воде при парциальном давлении одного атм.

* Этот вид участвует в кислотно-щелочных реакциях при растворении в воде (то есть CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃), и поэтому он не является идеальным газом и отклоняется от закона Генри.

Значения в таблице 2 были рассчитаны с использованием закона Генри. Например, концентрация газообразного водорода (H₂) с использованием закона Генри была получена путем деления P (который в этом случае составляет 1 атм) на K H для получения концентрации (C). В таблице 1 показано, что K_Hдля газообразного водорода составляет 1282.05. Это дает нам 7,8×10_-4 М или 0,78 ммоль/л. Преобразовывая молярность в миллиграмм на литр, получаем 1,57 мг/л H₂ (водн.) Или около 1,6 ч./Млн. Это означает, что в насыщенном растворе (давление чистого H₂ при 1 атм) происходит почти в два миллиона раз больше молекул водорода по сравнению с тем, что обычно находится в воде.

ПЕРИОД ПОЛУРАСПАДА H₂ В РАСТВОРЕ

Подобно открытию банки соды, как только вода H₂ подвергается воздействию нормальных атмосферных газов и давления, концентрация H₂ уменьшается до тех пор, пока она не будет находиться в равновесии с парциальным давлением H 2 в атмосфере, которая будет представлять собой концентрацию 8,67×10_-7 мг / л. Поскольку водородный газ является самой маленькой молекулой во вселенной, он также будет способен диффундировать через все пластиковые и многие другие контейнеры.

Следовательно, водород имеет самую высокую скорость вытеснения всех газов. Скорость растворения и диссипации H₂ из воды напрямую зависит от температуры, перемешивания и площади поверхности. 500 мл открытого контейнера с растворенной водородной водой имеет период полураспада около двух часов. Поэтому, если оставить на открытом воздухе без турбулентности при комнатной температуре с начальной концентрацией H₂ 1,6 мг/л, концентрация, вероятно, составит около 0,8 мг/л через два часа. Однако скорость диссипации не является точно линейной.

РАСТВОРЕННЫЙ ВОДОРОД ПО ОТНОШЕНИЮ К НЕ РАСТВОРЕННОМУ ВОДОРОДУ

Способ растворения газообразного водорода в воде влияет на его стабильность и скорость растворения (выход из раствора) и диссипацию. Водородный газ может существовать в воде как полностью растворенные газообразные растворенные вещества, коллоидные и суспензионные формы, а также крупные макропорошки, которые выходят почти сразу. Есть много вещей, которые следует учитывать при обсуждении водорода в воде, включая макро-, микро- и нано-пузырьки, дзета-потенциал, зарождение, сольватацию, оствальдовское созревание, коалесценцию пузырьков, ионную силу и другие факторы, которые влияют на растворимость и период полураспада.

Однако важно учитывать, что просто барботирование газообразного водорода в воде или его получение в воде (например, металлический магний, электролиз через ионизаторы воды и т. Д.) Не обязательно означает, что вода будет содержать насыщенный уровень или даже терапевтический уровень газообразного водорода. Действительно, некоторые ионизаторы воды способны производить высокощелочный рН и, таким образом, по умолчанию «производят» водородный газ, но концентрация газообразного водорода в воде может быть меньше 0,05 м.д.

ЛЕГКАЯ ДЕМОНСТРАЦИЯ

Прекрасный пример не растворенного водорода можно увидеть с помощью «более легкого демона», в котором пламя удерживается вблизи щелочного выходного шланга некоторых «ионизаторов воды», и слышен «потрескивающий» звук наряду с небольшими видимыми искрами, поскольку водород газ воспламеняется. Но водородный газ, который воспламеняется, является всего лишь «нерастворенным» газообразным водородом, который сразу же испаряется в воздух, что не дает терапевтической ценности. Таким образом, «потрескивающий» звук, который можно услышать с помощью «более легкого демонстрационного примера», указывает только на то, что водородный газ продуцируется электролизом, но количество растворенного вещества может фактически быть ниже терапевтического уровня.

ВОДОРОДНАЯ ВОДА И ПУЗЫРИ В НЕЙ

Нерасщепленный газообразный водород также может быть обнаружен в некоторых аппаратов щелочной воды, в них вода выглядит «молочной» или «туманной» из-за всех крупных пузырьков газообразного водорода. Поэтому, только потому, что вода выглядит молочной или мы видим много пузырьков в воде, не означает, что вода имеет высокую концентрацию молекулярного водорода. Обычные ( без титана и медицинской платины на пластинах), ионизаторы щелочной воды были разработаны за десятилетия до того, как стало известно совершенно точно в научном мире важность водородного газа в воде для живых организмов, поэтому их конструкция была оптимизирована и усовершенствованна для получения щелочной воды высокого качества. Некоторые старые модели ионизаторов воды могут давать очень высокую щелочную воду, но без детектируемых количества газообразного водорода. Это так же наблюдается во многих ионизаторах воды высокого качества, которые прослужили не один год верой и правдой, уровень концентрации водорода в них падает, так как с эксплуатацией аппарата возникает налёт и осадок от кальция в электролизной камере, уровень газообразного водорода снижается и тем самым терапевтический эффект разумеется тоже. Этот факт подчеркивает важность регулярной очистки и обслуживания аппаратов, причем разные аппараты требуют различных программ технического обслуживания. Это также объясняет частые наблюдения наших клиентов, что при очистке аппаратов вода снова становится с высоким содержанием водорода, аппарат вновь стал совершенно «новым». Важно отметить, что нельзя полагаться на показания ОВП, чтобы убедиться, что их вода имеет высокий уровень газообразного водорода. Вы можете получить показание -700 мВ, имея более 1 ppm H₂ или менее 0,05 ppm H₂.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключение, существует важное соотношение между общим количеством образующегося газообразного водорода и общим количеством растворенного газообразного водорода. Чем выше процент водорода, который растворяется, тем эффективнее система. Таким образом, если система была полностью оптимизирована, вы не увидели бы пузырьков водорода или не услышали бы потрескивающий звук во время более легкой демонстрации. Хотя наличие пузырьков или треск звука не означает, что вода содержит высокие уровни водорода, это также не означает, что она содержит низкие уровни водорода.