Le compresse d'idrogeno producono gas idrogeno attraverso la reazione chimica di magnesio elementale (Mg) con l’ acqua:
Mg + 2H2O => Mg(OH)2 + H2
La produzione di bolle di gas può essere facilmente osservata quando si inserisce una compressa in un contenitore trasparente, e in un contenitore chiuso, la pressione aumenterà come aumenta il volume di gas H2 prodotto.
Distinzione tra gas di idrogeno "Prodotto" e "Disciolto" :
Poiché ogni compressa contiene una quantità fissa di magnesio metallico, solitamente nel range da 50 a 80 mg, la quantità totale di gas H2 che può essere prodotto da ciascuna compressa è fisso. Anche se la quantità massima teorica di gas H2 che può essere prodotto da una compressa (in condizioni ideali) può essere calcolata in base alla quantità di magnesio presente nella compressa (generalmente indicato sull'etichetta), non tutto il gas H2 prodotto sarà effettivamente disciolto nell'acqua. Questo perché una parte di gas H2 si volatilizzerà in aria. La percentuale di H2 prodotto che si dissolve effettivamente in acqua è generalmente nel range da 25% a 50%. Tale percentuale può essere influenzata da fattori quali temperatura, tempo e pressione. Solo il gas H2 disciolto può essere tenuto in considerazione nel calcolo dei livelli di H2 ingeribili.
La conversione della quantità di H2 ingeribile basandosi sulla Lettura dei PPM e sulla Dimensione del contenitore:
Per calcolare la quantità di H2 ingeribile presente e disciolto in un dato contenitore, tramite l’unita’ di misura PPM con H2Blue, deve essere preso in considerazione la dimensione del contenitore in cui la compressa è stata inserita (e da cui viene prelevato il campione di 6 ml). Questo perché, in piccole quantità di acqua ripetto ad 1 litro, ci vogliono meno milligrammi di H2 per produrre 1 PPM.
Il seguente esempio lo dimostra:
In questo esempio, un campione da 6 ml prelevato da ciascun contenitore misurerà la stessa concentrazione: 1 PPM (10 gocce di H2Blue). Tuttavia questi contenitori non contengono la stessa quantità di gas H2 disciolto. Poiché se il volume di acqua è dimezzato, lo è anche la quantità di H2 disciolto, conseguente alla stessa concentrazione in ogni contenitore. Da questo esempio, si può notare che i PPM NON definiscono quanto H2 sarà ingerito bevendo acqua contenente H2, quando questa viene campionata.
Dobbiamo correlare il campione di prova alla dimensione del contenitore da cui è stata prelevata l’acqua per sapere quanto H2 verrà ingerito quando verrà consumata.
Calcolo degli importi massimi teorici di H2, che possono essere prodotti e disciolti:
Utilizzando il numero di milligrammi di magnesio contenuti nella tavoletta, possiamo:
- Calcolare la quantità massima teorica di H2 che può essere prodotto
Da cui si può poi anche:
- Approssimare il livello massimo previsto di H2 disciolto (PPM) e la quantità di H2 ingeribile (mg).
Quando si calcolano i livelli di H
2 ingeribile è importante ricordare che puo’ essere considerato solo H
2 disciolto (indipendentemente da quanto H
2 si produce). Entrano infatti in gioco alcune variabili che hanno un impatto sulla percentuale di gas H
2 che alla fine si dissolve nell'acqua. Per qualsiasi dimensione di compressa, queste variabili comprendono:
- Se il contenitore può mantenere o meno la pressione - la pressione aiuta il gas H2 a dissolversi meglio.
- I materiali con cui è fatto il contenitore - i materiali meno porosi mantengono meglio il gas H2
- La quantità di tempo in cui si scioglie la completamente la compressa - generalmente più tempo si attende (ore) è meglio di poco tempo (minuti)
- La temperatura dell'acqua - il gas H2 si dissolve meglio in acqua fredda
Anche se un contenitore più grande produrrà unità di PPM inferiori, la quantità di H
2 ingeribile non sarà necessariamente inferiore.
La tabella 1 mostra la massima produzione possibile di H
2, i livelli di PPM misurati e le quantità di gas H
2 ingeribili che ci si può aspettare sulla base di alcune dimensioni di compresse, volumi di contenitori, e percentuali di H
2 disciolti:
Tabella 1
Come usare questa tabella:
- Il valore visualizzato nella colonna 1 corrisponde alla quantità di magnesio contenuta nella vostra compressa, solitamente indicato in etichetta (se si utilizzano due compresse, duplicare i valori indicati nelle colonne 2, 5 e 6)
- La colonna 2 mostra la quantità massima di gas di idrogeno che può essere prodotto dalla compressa (in condizioni ideali) sulla base di reazioni stechiometriche e pesi molecolari.
- Il valore indicato nella colonna 3 è corrispondente al volume di acqua in cui la compressa viene sciolta.
- Il valore indicato nella colonna 4 corrisponde alla percentuale prevista di idrogeno disciolto. I valori variano a seconda del metodo di preparazione, ma saranno tipicamente nel range tra il 20% -50%.
- La colonna 5 indica un’approssimativa di PPM che ci si puo’aspettare misurando in base alla quantità di magnesio contenuto nella compressa, volume del contenitore, e % di H2 prodotto che si dissolve.
- Colonna 6 darà la quantità approssimativa di H2 che verrà ingerito se si beve l'intero contenitore di acqua con H2 in base alla quantità di magnesio contenuto nella compressa, volume del contenitore e % di massima prodotta H2 che dissolve.
Esempio: Una compressa 50 mg è capace di produrre 4.2 mg di H
2. Se è collocato in un contenitore 500 mL e sciolta per 20 minuti, si desume che il 25% di H
2 che può essere prodotto si discioglie, quindi verrà misurata una concentrazione di circa 2.1 PPM, e di circa 1 mg di H
2 sarà ingerito quando si consuma l'intero contenuto.