Водород. Вода

Водород. Вода

Водород – уникальный элемент: его располагают то в I A группе, где находятся щелочные металлы, то в VII A группе, где расположены галогены. Почему так?

Известно, что на внешнем энергетическом уровне у водорода 1 электрон, который он легко отдаёт, проявляя при этом восстановительные свойства и получая степень окисления +1. Эти особенности внешнего энергетического уровня и сближают водород со щелочными металлами.

Но атому водорода до завершения внешнего энергетического уровня также не хватает 1 электрона. А вы знаете, что первый энергетический уровень считается завершённым, если на нём 2 электрона. Поэтому водород может присоединить этот недостающий электрон, тогда он получит степень окисления -1 и проявлять он будет, тем самым, окислительные свойства.

Окислительные свойства водород проявляет в реакциях с металлами.

Молекула водорода двухатомна, как и молекулы галогенов, образована за счёт неполярной ковалентной химической связи. 

При обычных условиях водород – газ, как фтор и хлор. Все эти особенности сближает водород с галогенами.

Следовательно, атом водорода в соединениях проявляет степень окисления +1 и -1. Положительная степень окисления характерна в соединениях с более электроотрицательным элементом, например в молекуле фтороводорода или воды.

А в соединениях с металлами – гидридах – степень окисления атома водорода -1, например в гидриде натрия, гидриде кальция.

Водород, как вы помните, встречается в природе в виде трёх нуклидов: протия, дэйтэрия и  трития, которые отличаются между собой массовым числом.

Водород является самым распространённым элементом во Вселенной. На долю этого элемента приходится около 75%  массы Вселенной. Он входит в состав Солнца и многих других звёзд, а также туманностей. Большие планеты Солнечной системы Юпитер и Сатурн в основном состоят из водорода.

  

Среди элементов, существующих на Земле, водород – девятый по распространённости. Наиболее важным его соединением, встречающимся в природе, является – вода. Водород входит в состав природного газа, нефти, а также всех животных и растительных организмов. В виде простого вещества водород встречается крайне редко в вулканических газах.

А теперь о физических свойствах водорода.

·        бесцветный нетоксичный газ

·        без запаха и вкуса

·        в четырнадцать с половиной раз легче воздуха. (Помните, молярная масса воздуха 29 г/ моль, а водорода – 2 г/моль). Поэтому водород собирают в перевёрнутый вверх дном сосуд.

·        низкая температуры кипения ( -252,6 ⁰С),

·        низкая температура плавления (-259,2 ⁰С).

·        незначительно растворим в воде, благодаря этому его можно собирать методом вытеснения воды.

Водород при этом распознают по характерному глухому хлопку при поднесении горящей лучинки к сосуду с чистым водородом.

Помните, что смесь водорода с воздухом или кислородом называют «гремучим газом».

Французский химик Розье заинтересовался, что будет, если вдохнуть водород. Глубоко вдохнув, Розье выдохнул его на огонь свечи. Водород был смешан с воздухом и произошёл взрыв. Розье впоследствии писал: «Я думал, что у меня вылетят все зубы вместе с корнями».

Поэтому проводить такие эксперименты опасно для жизни.

Интересно, что на отдельных планетах водород может существовать в твёрдом состоянии. Кристаллический водород получен на Земле, но при сверхвысоком давлении. Твёрдый водород проявляет металлические свойства.

   

В лаборатории водород получают взаимодействием соляной или разбавленной серной кислот с металлами, которые стоят в ряду напряжений до водорода. Чаще для этих целей используют цинк.

Для этого применяют аппарат Киппа  или его аналог – прибор Кирюшкина.

В промышленности водород получают конверсией водяных паров с углём или метаном.

А теперь мы с вами получим водород. Для этого, нальём в пробирку серной кислоты и поместим туда гранулу цинка. При этом, мы можем наблюдать выделение газа.

Закроем отверстие пробирки большим пальцем на несколько секунд, а затем направим пробирку на пламя спиртовки. Мы с вами услышим глухой хлопок. Таким образом, мы доказали, что полученный газ – водород.

Простое вещество водород при взаимодействии с другими веществами может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.

Водород как восстановитель, проявляет себя в реакции с простыми веществами неметаллами, образуя соединения, в которых его степень окисления равна +1.

Например, в реакции с кислородом, образуется вода. Водород повышает свою степень окисления с 0 до +1, а кислород понижает свою степень окисления с 0 до -2. В этой реакции водород является восстановителем, а кислород – окислителем.

Эту реакцию применяют при сварке и резке металлов из-за высокой температуры, сопровождающей эту реакцию.

Кроме этого, водород реагирует с галогенами. Реакция с хлором идёт при освещении. При этом образуется хлороводород. Водород повышает свою степень окисления с 0 до +1, а хлор понижает свою степень окисления с 0 до -1. Водород выступает в роли восстановителя, а хлор – в роли окислителя.

С азотом водород взаимодействует в присутствии катализатора при повышенной температуре и давлении, образуя аммиак. Здесь тоже водород повышает свою степень окисления с 0 до +1, а азот понижает степень окисления до -3. Поэтому водород – восстановитель, а азот – окислитель.

Восстановительные свойства водород

проявляет не только в реакциях с простыми веществами, но и со сложными. Его можно использовать для восстановления металлов из их оксидов. Например, водород восстанавливает медь из её оксида. В этой реакции водород повышает также свою степень окисления до +1, а медь понижает до 0. Водород является восстановителем, а медь – окислитель.

Окислительные свойства водорода проявляются при его взаимодействии с металлами, в результате этих реакций образуются гидриды. В результате взаимодействия лития с водородом образуется гидрид лития. В этой реакции литий повышает свою степень окисления с 0 до +1, а водород, наоборот, понижает свою степень окисления с 0 до -1. Поэтому литий – восстановитель, а водород – окислитель.

Области применения водорода очень разнообразны. Так, водород используется при производстве аммиака, который является сырьём для получения азотной кислоты и минеральных удобрений; в производстве хлороводорода,  метанола, мыла и пластмасс, в пищевой промышленности при производстве маргарина, водород используют в качестве ракетного топлива,  при сварке и резке металлов, при получении металлов и как хладагент.

Ещё в шеснадцатом веке было замечено, что при действии кислот на металл выделяется газ, который называли «горючим воздухом». Первооткрывателем водорода считается Кавендиш. Он собрал чистый водород, который получил действием серной и соляной кислот на цинк, железо и олово.

Затем позже Лавуазье доказал, что этот газ – вещество, а не «горючий воздух». Он и дал название этому элементу «водород», что означает рождающий воду.

  

Таким образом, водород имеет схожее строение с элементами I A и VII

A группы, может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства, молекула водорода состоит из двух атомов, связанных между собой ковалентной неполярной связью. Водород находит широкое применение во многих областях промышленности.

А что же мы знаем о таком соединении водорода, как вода?

Молекула воды имеет угловое строение, входящие в её состав атомы образуют равнобедренный треугольник, в основании которого находятся два атома водорода, а на вершине – атом кислорода. Угол связи, таким образом, равен 104,5 ⁰С.

В образовании химической связи участвуют по 1 электрону от каждого атома водорода и 2 неспаренных электрона от атома кислорода. Получается, что спаренные электроны у атома кислорода образуют две неподелённые пары электронов.

Связь в молекуле полярная за счёт большей электроотрицательности кислорода, на атоме кислорода появляется частичный отрицательный заряд, а на атомах водорода – частичный положительный заряд. Поэтому молекула воды представляет собой диполь.

  

Вода при обычных условиях является жидкостью. В такой жидкой воде происходит ассоциация молекул, то есть соединение их в более сложные структуры за счёт водородной химической связи.

Водородная химическая связь возникает между атомами водорода одной молекулы и атомами наиболее электроотрицательных элементов (фтора, кислорода, азота) другой молекулы.

Однако, это очень слабая связь, она в пятнадцать двадцать раз слабее  ковалентной. И объясняет высокие температуры кипения воды, спиртов, фтороводорода, аммиака.

Вода может находиться в трёх агрегатных состояниях: твёрдом, жидком и газообразном. Жидкая вода образует реки, моря, океаны, твёрдая вода – лёд и снег, газообразная – входит в состав воздуха.

При обычных условиях вода представляет собой прозрачную жидкость без вкуса и запаха. В тонких слоях она бесцветна, а в толстых имеет голубоватый цвет.

Температура плавления воды 0 ⁰С, а температура кипения – 100 ⁰С. Эта особенность объясняется наличием водородной связи.

Вода способна расширяться при замерзании и имеет максимальную плотность при температуре +4 ⁰С. Поэтому при понижении температуры ниже 4 ⁰С лёд занимает верхнюю поверхность водоёма и препятствует его промерзанию.

Вода обладает высокими значениями теплоты плавления и теплоты парообразования. Поэтому таяние льда и снега связано с большими тепловыми затратами. На испарение воды тоже тратится много энергии, поэтому вода сохраняется на земле в жидком состоянии.

Вода имеет высокую удельную теплоёмкость, то есть для нагревания 1кг воды нужно затратить много энергии. За счёт этого свойства на континентах не бывает резкого перепада температур. Теплоёмкость воды достигает минимального значения при  36-37 ⁰С. Потому что она медленно нагревается и медленно остывает.

Плотность воды при нормальных условиях 1 г/см³, однако при переходе её из жидкого в твёрдое состояние плотность уменьшается. Так, плотность льда 0,91 г/см³  , поэтому он не тонет в воде.

Вода обладает высоким поверхностным натяжением. Благодаря чему она собирается в капли. Это же позволяет жуку-водомерке скользить по поверхности воды.

Исследуем поверхностное натяжение воды. Для этого положим на поверхность воды швейную иголку. Как видите, она находится на поверхности и не тонет. А затем положит её на поверхность воды, где предварительно растворили немного стирального порошка. В этом случае иголка опустилась на дно. Почему? Потому что порошок значительно снизил поверхностное натяжение.

Вода обладает вязкостью, причём с увеличением давления при температуре ниже 30 ⁰С вязкость значительно уменьшается. Поэтому активность организмов, живущих в низкотемпературных средах, не сильно зависит от этих температур.

Вода – универсальный растворитель. По отношению к воде вещества делятся на два типа: гидрофильные и гидрофобные. Гидрофильные вещества хорошо растворимы в воде. К ним относятся многие соли, спирты, кислоты. А гидрофобные вещества – это вещества, которые плохо растворимы в воде. Это жиры, пластмассы.

Давайте посмотрим, как растворяется в воде перманганат калия. Для этого возьмём шпателем несколько кристаллов перманганата калия и добавим их в стакан с водой, а затем перемешаем стеклянной палочкой. Как видите, сначала кристаллы соли оказываются в центре «воронки», образуя малиновый смерч, а затем постепенно начинают растворяться.

При диссоциации перманганата калия образуется положительно заряженный ион калия и отрицательно заряженный перманганат-ион.

Перманганату калия соответствует марганцовая кислота (HMnO₄), а марганцовой кислоте – оксид марганца (VII) – Mn₂O₇. В состав марганцовой кислоты входит атом металла – марганца в высшей степени окисления – +7

Рассмотрим химические свойства воды. Вода участвует в процессе фотосинтеза. Таким образом, из углекислого газа и воды, под действием света образуется глюкоза и выделятся в атмосферу кислород.

Вода вступает в химические реакции со щелочными металлами. При этом образуются щёлочи и выделяется водород. Так, в реакции взаимодействия натрия с водой, образуется щёлочь – гидроксид натрия и газ – водород.

Эта реакция замещения, но она также является и окислительно-восстановительной, потому что натрий повышает свою степень окисления с 0 до +1, а водород понижает степень окисления с +1 до 0. Натрий, таким образом, восстановитель, а водород – окислитель.

Вода реагирует с основными и кислотными оксидами, если образуется щёлочь или кислородсодержащая кислота.

Например, с оксидом калия вода образует растворимое основание – гидроксид калия, а с оксидом серы (VI) образует серную кислоту.

Для воды характерна реакция разложения, её еще называют электролизом воды. Она протекает под действием электрического тока в специальном устройстве – электролизёре. В результате образуется два газа – кислород и водород.

n

Эта реакция является окислительно-восстановительной, водород понижает свою степень окисления с +1 до 0 и является окислителем, а кислород, наоборот, повышает свою степень окисления с -1цы до 0 и является восстановителем.

Вода разлагает некоторые неорганические и органические вещества. Этот процесс называется гидролизом. Например, при гидролизе сульфида алюминия образуется гидроксид алюминия – нерастворимое в воде основание и газ – сероводород.

Интересно, что вода также образует и кристаллогидраты. Например: CuSO₄ ∙ 5H₂O – это медный купорос, Na₂CO₃ ∙ 10H₂O  – это кристаллическая сода, а CaSO₄ ∙ 2H₂O – гипс.

Проведём лабораторный опыт по гидратации обезвоженного сульфата меди два.

Поместим в пробирки немного обезвоженного сульфата меди (II), а затем прильём сюда немного воды. Постепенно раствор приобретает голубую окраску. Таким образом, негидратированный ион меди (II) бесцветный, а гидратированный ион меди (II) – голубой.

Запомните, что молекула воды имеет угловое строение и представляет собой диполь, она обладает рядом униальных свойств, в химических реакциях проявляет окислительные и восстановительные свойства.

Элементы жизни. Вода — Индикатор

Молекулы, в которых много ковалентных полярных связей, тоже прекрасно взаимодействуют с водой — в первую очередь потому, что образуют с ней водородные связи, «цепляясь» за молекулы воды своими частичными зарядами. Такие вещества хорошо растворяются в воде и называются гидрофильными («любящими воду»). К гидрофильным веществам относятся, например, спирты и углеводы. Каждый знает, что столовый сахар (а это типичный углевод) растворяется в воде очень хорошо. То же самое можно сказать и о спиртах, например об этиловом спирте — основе алкогольных напитков. Именно растворам спирта в воде была посвящена знаменитая диссертация Дмитрия Ивановича Менделеева.

Правда, рецепта водки Менделеев, вопреки распространенной легенде, не разрабатывал. Его интересовало происходящее при растворении взаимодействие молекул спирта и воды — тот самый процесс, который мы только что назвали гидратацией.

Менделеев убедительно показал, что растворение — это не физическое явление (простое смешивание), а химическое (включающее образование новых межмолекулярных связей). Тогда получается, что раствор — это, по сути, новое вещество.

Как правило, любое наугад взятое органическое соединение будет растворяться в воде тем лучше, чем больше в нем атомов кислорода. Это понятно: именно вокруг атомов кислорода обычно образуются водородные связи. Например, молекула глюкозы (C₆H₁₂O₆, шесть атомов кислорода!) в этом отношении просто идеальна. Как раз поэтому сахара, и глюкозу в том числе, очень удобно использовать в роли быстро усваивающихся питательных веществ.

Молекулы, в которых все связи неполярные, взаимодействуют с водой гораздо слабее, чем друг с другом. Вещества, состоящие из таких молекул, плохо растворяются в воде и называются гидрофобными («боящимися воды»). Типичные гидрофобные соединения — углеводороды. Как мы знаем, они по определению состоят только из углерода и водорода, связи между которыми неполярны. Если бросить в воду парафин (смесь твердых углеводородов, из которой делают свечи), он и не подумает там растворяться — ни при каких условиях.

А если налить в воду бензин (смесь жидких углеводородов, которая служит моторным топливом), то он, скорее всего, отслоится от нее, образовав четкую поверхность раздела. Вода как бы «выталкивает» эти вещества.

Если в формуле органического соединения есть кислород, то оно, скорее всего, гидрофильное, разве что там присутствует какая-нибудь совсем уж огромная углеводородная цепочка.

Гидрофильными бывают и некоторые бескислородные органические вещества — например, амины. В биохимии значение различий между гидрофильными и гидрофобными веществами без преувеличения грандиозно. Многие детали устройства клеток без учета этих различий просто невозможно понять. А все потому, что земная жизнь — водная.

Талассогены

А могут ли подойти для жизни какие-нибудь другие растворители, кроме воды? Ответ — да. Например, углекислота (ее формула O=C=O, или просто CO₂) знакома людям прежде всего в виде углекислого газа, который мы выдыхаем, но она может и замерзать, образуя так называемый сухой лед. Проблема в том, что при нагревании в условиях, характерных для Земли, сухой лед сразу испаряется в газ, минуя жидкую фазу. Потому мы и не видим в быту жидкой углекислоты. Однако при более высоких давлениях, чем наше атмосферное, углекислота может становиться жидкостью. И тогда она представляет собой хороший гидрофильный растворитель, аналогичный по свойствам воде (и легко смешивающийся с ней), в котором успешно идут многие биохимические реакции.

В этом растворителе могут жить даже земные микробы. Например, на дне Окинавского желоба в Восточно-Китайском море исследователи-океанологи нашли целое озеро жидкой углекислоты, в котором постоянно живут довольно разнообразные бактерии.

Некоторые исследователи считают, что океаны жидкой углекислоты могут существовать на так называемых суперземлях — планетах с массой, в несколько раз превосходящей массу Земли. Суперземли — довольно многочисленная категория экзопланет, и возможность жизни на них сейчас активно обсуждается.

Другой перспективный кандидат на роль вмещающей среды для жизни — аммиак (NH₃). Это гидрофильный растворитель, образующий много водородных связей, в данном случае между водородом и азотом (их разница в электроотрицательности для этого вполне достаточна, см. рис. 2). Неудивительно, что по своим физико-химическим свойствам аммиак напоминает воду. На более холодных планетах, чем Земля, он находится в жидком состоянии и вполне может быть основой жизни. Теоретически возможно существование холодных землеподобных планет с аммиачными океанами. Есть ли там жизнь, никто не знает. Но почему бы и нет? Если насчет альтернатив углеродной жизни есть серьезные сомнения (см. главу 1), то углеродную жизнь, использующую не воду, а какой-нибудь другой растворитель, представить себе гораздо легче. Никакие фундаментальные законы не запрещают ей существовать.

Просто так уж сложилось, что на нашей планете из всех растворителей преобладает вода, ну а от добра добра не ищут, и земной жизни осталось лишь развиваться в этих относительно благоприятных условиях.

Еще один гидрофильный растворитель, в котором теоретически допускают возможность жизни, — метиловый спирт, или метанол (CH₃OH). Для человека это страшный яд, но тут все зависит от настройки биохимических систем. Вообще-то никакие законы природы не мешают «сконструировать» живой организм, для которого метанол будет совершенно безобиден, а то и полезен. Метанол — одно из самых простых органических веществ, и неудивительно, что образуется он очень легко. Его много в космосе, причем не только на планетах, но и в межзвездных газопылевых облаках. Некоторые ученые осмеливаются предполагать, что именно синтез метанола был ключевым химическим звеном на пути к возникновению земной жизни. Метанол очень гидрофилен и прекрасно образует водородные связи, примерно такие же, как в воде. Собственно, это и делает его хорошим гидрофильным растворителем. Как и аммиак, метанол замерзает при гораздо более низкой температуре, чем вода, и в принципе может быть средой для жизни на более холодных планетах, чем Земля. В Солнечной системе метанола хватает, например на Тритоне, крупнейшем спутнике Нептуна.

Что такое Водородное топливо — Техническая Библиотека Neftegaz.RU

Lh3 является самым экологически чистым видом моторного топлива, поэтому его перспективы очевидны

Водородное топливо

В Австралии на бурых углях в штате Виктория отрабатывается технология технология газификации угля с последующим выделением водорода, вернее удаления серы, ртути и двуокиси углерода (СО₂).

В Норвегии — Nel Hydrogen отрабатывает технологию использования ВИЭ для высокотемпературного электролиза для разделения воды на водород и кислород, который будет выбрасываться в атмосферу.

Kawasaki Heavy Industries разрабатывает морской танкер — водородовоз для транспортировки жидкого водорода ( LH₂).

Водород

Водород (H) является самым распространенным элементом на Земле, но в обычных условиях он не встречается ни в виде водорода H, ни в виде газообразного водорода (H₂). 

Благодаря своим характеристикам он легко вступает в реакцию с другими органическими соединениями с образованием, например, воды (H₂O). 

Во время этой реакции образования воды из водорода и воздуха выделяется энергия, которую можно использовать в качестве электричества. 

Чтобы сделать эту реакцию полезной для промышленного производства электроэнергии, необходимо произвести водород, например из воды путем разделения атомов на кислород и водород посредством электролиза.  

Есть другие технологии:

• использование газов, оставшихся от химических процессов, например метана, угля, нефти и биомассы. 

Для производства водорода существуют разные способы, которые сильно различаются как с точки зрения экологичности, так и с точки зрения стоимости.
Экологичность — важный критерий производства водорода.
Чем больше оксидов углерода выделяется при производстве водорода, тем менее экологичным он будет считаться.
Для простоты каждый «сорт» произведенного по разным технологиям принято обозначать цветом, хотя правильнее — по углеродному следу.

Реакция взаимодействия водорода с кислородом происходит с выделением тепла. 

Если взять 1 моль H₂ (2 г) и 0,5 моль O₂ (16 г) при стандартных условиях и возбудить реакцию, то согласно уравнению

Н₂ + 0,5 О₂= Н₂О

после завершения реакции образуется 1 моль H₂O (18 г) с выделением энергии 285,8 кДж/моль.

Для сравнения: теплота сгорания ацетилена — 1300 кДж/моль, пропана — 2200 кДж/моль.

1 м³ водорода весит 89,8 г (44,9 моль), поэтому для получения 1 м³ водорода будет затрачено 12832,4 кДж энергии.

1 кВт*ч = 3600 кДж, поэтому получим 3,56 кВт*ч электроэнергии. 

Целесообразность перехода на водородное топливо можно оценить, сравнив имеющийся тариф на 1 кВт*ч электричества и, к примеру, стоимость 1 м³ газа или стоимость другого энергоносителя.

При сжигании водорода получается чистая вода. 
То есть водородное топливо производится без вреда для окружающей среды, в отличие от газа или бензина.

Получение водорода

Для получения водорода используют химические методы, в тч реакции разложения воды электрическим током.
Основной промышленный способ получения водорода — реакция с водой метана, который входит в состав природного газа.
Она проводится при высокой температуре:

СН₄ + 2Н₂0 = CO₂ + 4Н₂ — 165 кДж

• 1.Электролиз водных растворов солей:

2NaCl + 2H₂O → h3↑ + 2NaOH + Cl2

• 2.Пропускание паров воды над раскаленным коксом при температуре около 1000°C:

h3O + C ⇄ h3 + CO

• 3.Из природного газа.

Конверсия с водяным паром: CH₄ + H₂O ⇄ CO + 3H₂ (1000 °C) Каталитическое окисление кислородом: 2CH₄ + O₂ ⇄ 2CO + 4H₂

• 4. Крекинг и реформинг углеводородов в процессе переработки нефти.
• 5. Действие разбавленных кислот на металлы. Для проведения такой реакции чаще всего используют цинк и соляную кислоту:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑

• 6.Взаимодействие кальция с водой:

Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂↑

• 7. Гидролиз гидридов:

NaH + H₂O → NaOH + H₂↑

• 8.Действие щелочей на цинк или алюминий:

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑ Zn + 2KOH + 2H₂O → K₂[Zn(OH)₄] + h3↑

• 9 .С помощью электролиза. При электролизе водных растворов щелочей или кислот на катоде происходит выделение водорода, например:

2H₃O⁺ + 2e^— → H₂↑ + 2H₂O

• Биореактор для производства водорода

Физические свойства Газообразный водород может существовать в 2^х формах (модификациях) — в виде орто — и пара-водорода.
В молекуле ортоводорода (т. пл. −259,10 °C, т. кип. −252,56 °C) ядерные спины направлены одинаково (параллельны), а у параводорода (т. пл. −259,32 °C, т. кип. −252,89 °C) — противоположно друг другу (антипараллельны).
Разделить аллотропные формы водорода можно адсорбцией на активном угле при температуре жидкого азота.
При очень низких температурах равновесие между ортоводородом и параводородом почти нацело сдвинуто в сторону параводорода.
При 80 К соотношение форм приблизительно 1:1. Десорбированный параводород при нагревании превращается в ортоводород вплоть до образования равновесной при комнатной температуре смеси (орто-пара: 75:25).
Без катализатора превращение происходит медленно, что дает возможность изучить свойства отдельных аллотропных форм.
Молекула водорода двухатомна — Н_₂. При обычных условиях — это газ без цвета, запаха и вкуса.
Водород — самый легкий газ, его плотность во много раз меньше плотности воздуха. Очевидно, что чем меньше масса молекул, тем выше их скорость при одной и той же температуре.
Как самые легкие, молекулы водорода движутся быстрее молекул любого другого газа и тем самым быстрее могут передавать теплоту от одного тела к другому.
Отсюда следует, что водород обладает самой высокой теплопроводностью среди газообразных веществ. Его теплопроводность примерно в 7 раз выше теплопроводности воздуха.

Химические свойства

Молекулы водорода Н_₂ довольно прочны, и для того, чтобы водород мог вступить в реакцию, должна быть затрачена большая энергия:

Н₂=2Н — 432 кДж

Поэтому при обычных температурах водород реагирует только с очень активными металлами, например с кальцием, образуя гидрид кальция:

Ca + Н₂ = СаН₂ и с единственным неметаллом — фтором, образуя фтороводород:

F₂+H₂=2HF

С большинством же металлов и неметаллов водород реагирует при повышенной температуре или при другом воздействии, например при освещении.

Он может «отнимать» кислород от некоторых оксидов, например:

CuO + Н₂ = Cu + Н₂0

Записанное уравнение отражает реакцию восстановления — процесс, в результате которого от соединения отнимается кислород; вещества, отнимающие кислород, называются восстановителями (при этом они сами окисляются).

Реакция восстановления противоположна реакции окисления.

Обе эти реакции всегда протекают одновременно как 1 процесс: при окислении (восстановлении) одного вещества обязательно одновременно происходит восстановление (окисление) другого.

N₂ + 3H₂ → 2 NH₃

С галогенами образует галогеноводороды:

F₂ + H₂ → 2 HF, реакция протекает со взрывом в темноте и при любой температуре, Cl₂ + H₂ → 2 HCl, реакция протекает со взрывом, только на свету.

С сажей взаимодействует при сильном нагревании:

C + 2H₂ → CH₄

Оксиды восстанавливаются до металлов:

CuO + H₂ → Cu + H₂O Fe₂O₃ + 3H₂ → 2 Fe + 3H₂O WO₃ + 3H₂ → W + 3H₂O

Геохимия водорода

Водород — самый распространенный элемент, и все элементы образуются из него в результате термоядерных и ядерных реакций.
На Земле содержание водорода понижено по сравнению с Солнцем.
Свободный водород H₂ относительно редко встречается в земных газах, но в виде воды он принимает исключительно важное участие в геохимических процессах.
В состав минералов водород может входить в виде иона аммония, гидроксил-иона и кристаллической воды.
В атмосфере водород непрерывно образуется в результате разложения воды солнечным излучением.
Он мигрирует в верхние слои атмосферы и улетучивается в космос.

Применение кроме энергетики:

•  для атомно-водородной сварки,
•  в пищевой промышленности, как пищевая добавка E949- упаковочный газ, для производства маргарина из жидких растительных масел,
•  химической промышленности — при производстве аммиака, мыла и пластмасс,
•  в качестве ракетного топлива,

Энергетика

Водороду уделяется такое пристальное внимание не зря.
Подобно батареям, водород в основном используется как форма хранения энергии.
Они оба зависят от первичной энергии, такой как солнечная и ветровая, для зарядки или генерации, и при необходимости могут быть преобразованы в электричество.
Тем не менее, водород превосходит батареи по многим параметрам:

• более чистый производственный процесс, 
• нулевое загрязнение после утилизации; более высокая плотность энергии. 

Водород можно производить с помощью воды и электричества, а батареи часто зависят от токсичных материалов, таких как цинк, никель и марганец, которые оказывают неблагоприятное воздействие на окружающую среду при их добыче в открытых карьерах или на морском дне и после их утилизации.
При преобразовании водорода в электричество производится только вода и тепло.
Водород также имеет гораздо более высокую плотность энергии (33 кВт*ч / кг), чем батареи (около 1 кВт*ч / кг), и чем бензин и дизельное топливо (около 12 кВт*ч / кг), что делает его особенно выгодным для транспорта и в качестве мобильного энергоносителя

Пожароопасность и взрывоопасность

Водород при смеси с воздухом образует взрывоопасную смесь — гремучий газ.  
Наибольшую взрывоопасность — при объемном отношении водорода и кислорода 2:1, или водорода и воздуха приближенно 2:5, так как в воздухе кислорода содержится примерно 21%.
Водород пожароопасен.

На этот раз по-настоящему: открыто новое свойство воды

Злополучные штудии на тему «молекулярной памяти воды» и других шарлатанских материй приучили просвещенную публику игнорировать научные новости, где сообщается об открытии у воды еще каких-то неизвестных науке свойств. Между тем оказалось, что настоящая наука по-прежнему на такое способна. Речь идет о транспорте ионов — свойстве воды, которое делает ее универсальным растворителем и основой жизни на планете.

Одно из уникальных свойств воды — способность ее молекул распадаться на ионы водорода и гидроксила. Это качество делает воду уникальным ресурсом для получения энергии. На нем основана технология топливных ячеек, и это же свойство лежит в основе энергетики живой клетки. Ионы водорода и гидроксила не существуют в воде изолированно, на самом деле их окружает паутина целых молекул, которые взаимодействуют друг с другом и с ионами посредством водородных связей. На протяжении последнего столетия считалось установленным, что водородные связи взаимодействуют с протоном и гидроксилом абсолютно симметричным образом («с точностью до наоборот»). Однако последние теоретические модели предсказывали, что это, возможно, не так. Но если водород и гидроксил действительно переносятся водой по-разному, эта асимметрия открывает широкие возможности для разработки процессов, где один из ионов будет иметь преимущество перед другим.

Профессор Алексей Ершов из Нью-Йоркского университета и его коллеги поставили перед собой задачу экспериментально доказать существование такой асимметрии. Разработанная ими установка помогла достичь этой цели, о чем они и сообщают в своей статье.

Реклама на Forbes

Теоретически ожидалось, что свойство будет ярче всего проявляться в условиях «максимальной плотности» — при плюс четырех градусах по Цельсию, когда вода даже плотнее, чем лед. Благодаря этому качеству земные водоемы зимой покрываются льдом сверху, а не со дна, в противном случае жизнь в них не смогла бы развиться. При этой температуре с помощью метода ядерного магнитного резонанса исследователи измерили время существования ионов водорода и гидроксила. Разница в этом времени определяет различие в скорости транспорта двух ионов.

Наглядное описание процесса таково. Молекула воды Н₂О состоит из атома кислорода и двух атомов водорода. Атом водорода способен прыгать с одной молекулы на другую. Эти прыжки и составляют основу движения «иона водорода» Н⁺ или, что то же самое, «иона гидроксония» H₃O⁺. Так же движется и ион гидроксила ОН^– (молекула воды с оторванным от нее водородом), хотя направление его движения противоположно направлению прыжка. Прыжки атомов зависят от рисунка водородных связей вокруг молекулы, и именно при одной конкретной конфигурации водородных связей ион гидроксила движется заметно медленнее, чем водород. Эта конфигурация наиболее вероятна при температуре максимальной плотности. Исследователи действительно отмечали, что наблюдаемый ими эффект скачкообразно меняется при +4^оС.

Марк Такерман, соавтор работы и тот самый теоретик, который ранее предсказал асимметрию в поведении ионов, считает, что открытый эффект открывает дорогу для создания новых материалов, которые будут применяться в альтернативной «чистой» энергетике. Открытие может заинтересовать и биохимиков, занимающихся проблемами клеточной электрохимии и механизмами действия ферментов.

Расщепление воды – Наука – Коммерсантъ

Опыт Карлайла и Николсона был простым, как все гениальное. Чуть раньше в том же 1800 году итальянец Вольта сделал первую в истории человечества химическую батарейку — вольтов столб из сложенных поочередно в столбик кружочков меди и цинка с прокладками между ними из сукна, смоченного в соленой воде. Карлайл и Николсон проводки от вольтова столба опустили в воду. На них образовались пузырьки газа, на одном проводке — водорода, а другом — кислорода.

Оценить всю глубину своего открытия Карлайл и Николсон не смогли и, соответственно, не сумели извлечь из него все крывшиеся в нем научные дивиденды. Не потому что были химиками-самоучками (Карлайл был хирургом, а Николсон и вовсе самоучкой в буквальном смысле этого слова), а потому что вряд ли кто-нибудь другой, будь он семи пядей во лбу, смог бы это сделать, уж слишком широкое поле для научных и практических приложений открыл их опыт.

Поначалу все были загипнотизированы самим фактом того, что электричество способно менять природу материи, на детали опыта всеобщий восторг не распространялся. Эти детали исследовали уже другие ученые, и в отличие от Карлайла и Николсона они остались в истории науки авторами фундаментальных открытий.

Первым был химик Хэмфри Дэви, который, неоднократно повторяя опыт и каждый раз получая из воды только водород и кислород, стал первооткрывателем химического состава воды. Он же, пропуская ток через растворы разных солей, получил на электродах химические элементы калий, натрий, магний, стронций, барий, кальций, бор и хлор. Открыл их!

Повторяя опыт Карлайла и Николсона, Гей-Люссак открыл закон объемных отношений газов, а Авогадро — свой «закон Авогадро». В конце концов, Берцелиус окончательно определил формулу воды Н2О. А Майкл Фарадей сформулировал законы электролиза — того явления, которое открыли Карлайл и Николсон в своем опыте и без которого немыслима современная промышленность.

О них же самих сегодня никто не помнит, хотя последние лет тридцать их опыт во всевозможных вариантах со всевозможными катализаторами с упорством маньяков воспроизводят тысячи химиков по всему миру, пытаясь экономически рентабельно разложить воду на водород и кислород, чтобы создать водородный двигатель для автомобиля. А когда эта задача будет решена, о Карлайле и Николсоне опять «первооткрыватели» топлива из воды вряд ли вспомнят.

Сергей Петухов

Водородная вода: 3 причины полюбить и пить регулярно | Vogue Ukraine

Несколько лет назад о насыщенной водородной воде говорили все адепты велнеса, а ученые собирали доказательства ее пользы. В 2020 году о водородной воде говорят мало, хотя среди постоянно появляющихся трендов из разряда ЗОЖ вода заслуживает звание самой безобидной тенденции.

Photo: Getty Images

Водородная вода – это обычная чистая питьевая вода, которую дополнительно насыщают молекулами водорода. Ходят слухи, что молекулы воды с экстра-водородом легче усваиваются организмом и несут только пользу. Насыщенную водородом воду часто советуют пить спортсменам после тренировок для быстрого и качественного восстановления мышц. Подтвержденных исследований о чудесных свойствах водородной воды нет, зато точно известно, что ничего плохого от употребления такой воды ждать не приходится. 

Вот какие полезные [но не доказанные] свойства насыщенной водородом воды существуют. Смотрим на них и решаем, а нужно ли это нам?

Антиоксидантные свойства

Молекулярный водород борется со свободными радикалами, которые являются основной причиной воспалений и заболеваний ввиду способности запускать окислительный процесс. Так вот именно молекулы водорода и защищают клетки организма от окислительного стресса.

Есть исследование, в ходе которого пациенты, проходившие лучевую терапию по причине рака печени, ежедневно выпивали от полутора до двух литров насыщенной водородом воды. Результаты исследования показали, что по сравнению с теми, кто не пил водородную воду, у употреблявших ее пациентов сохранялась более высокая антиоксидантная активность. Однако другое исследование с участием здоровых людей не принесло никаких результатов. Поэтому если у водородной воды и есть антиоксидантные свойства, до конца не ясно будет ли проявляться ожидаемый результат в каждом определенном случае.

При метаболическом синдроме

У людей с метаболическим синдромом часто повышен уровень сахара в крови, наблюдается высокий уровень холестерина и избыток жира в области живота. Есть исследования, показывающие, что водородная вода может способствовать снижению маркеров окислительного стресса и, соответственно, ее употребление может сопровождаться снижением риска, связанного с метаболическим синдромом.

Для выносливости и здоровья атлетов

Многие бренды, занимающиеся производством и продажей насыщенной водородом воды (которая, к слову, дорогое удовольствие), продвигают ее как естественный способ улучшить спортивные результаты. Судить о силе маркетинговой стороны в этом вопросе сложно: исследования и результаты есть, но их мало.

Есть исследования (одно проводили на футболистах, другое – на велосипедистах), которые показывают, что водородная вода снижает воспаление и замедляет накопление молочной кислоты, высокий уровень которой является признаком мышечной усталости. Участвовавшие в исследовании спортсмены показывали хорошие результаты и уровень их выносливости был выше.

К сожалению, без крупных и достоверных исследований нельзя говорить о чудесных свойствах водородной воды, но знание того, что от нее не будет плохо дает нам возможность буквально провести эксперимент на себе. Достаточно желания “оздоровиться” и отдать кругленькую сумму за несколько бутылей воды (которую для полноты эффекта нужно выпивать в первые 15 минут после открытия).

Вода с водородом — верить или нет?

Одно время у меня часто спрашивали про какие-то аппараты, насыщающие воду водородом — их рекламировали в Москве. Я тогда, откровенно говоря, вообще не поняла, о чем речь. Но вот прошло полгода, и я стала замечать, что в драгсторах все больше каких-то странных упаковок с водой по безумной цене — типа, 7 долларов за литр (обычная цена питьевой воды — около 1 доллара за 2 литра). Оказывается, водородная вода активно предлагается в Японии.

Упаковывают ее чаще в металлизированные пакетики. Основная причина, по которой якобы стоит употреблять ее — антиокислительный эффект, который получается в результате химической реакции в тканях при попадании в них этих самых…подскажите мне…ионов?
Примерно вот так производители демонстрируют свойства воды — она снижает окисление по сравнению с другими напитками, которые его активизируют. А окисление — это, ясное дело, старость и болезни.

Вот к примеру линейка аппаратов для насыщения воды в домашних условиях — от стакана до ванны, в одном из крупных каталогов всяких хозтоваров. Стоит дорого, самый большой, который для ванны — $1500, для стакана — около $150.

Лет 10 назад в Японии был бум на минус-ионы, сейчас он поутих, но тем не менее, ионизация повсюду — сейчас она во всех фенах, кондиционерах, очистителях и увлажнителях воздуха. Может быть, и водород ждет та же карьера, а может быть и нет — мне точно не хватает знаний, чтобы сделать выводы об этом 🙂

Тем не менее, вырисовывается кое-что интересное. Если уж даже минеральная вода очень полезна для умывания, особенно при проблемной коже…может быть, есть смысл ополаскивать, протирать или обрызгивать водородной водой кожу? Посмотрите, вот из блога человека, страдающего атопическим дерматитом — вид до ванны с этой водой и после

При такой цене эту воду можно рассматривать как лосьон, пожалуй )))
Знатоки естественных наук, что скажете — ахинея или новые технологии?

Что это такое и как работает?

Водородная вода — это обычная вода с добавлением газообразного водорода. Согласно некоторым источникам, добавление газообразного водорода в воду увеличивает ее противовоспалительные и антиоксидантные свойства. Его рекламируют за его способность увеличивать энергию, замедлять процессы старения и улучшать восстановление мышц после тренировки.

Производители иногда продают водородную воду в бутылках с уже добавленным в нее газом. Вы также можете купить таблетки водородной воды.Бросьте одну в стакан с водой, чтобы добавить газа.

Текущие исследования пользы водородной воды для здоровья ограничены, и для подтверждения этих результатов необходимы дальнейшие исследования.

Информация о питании

Водородная вода имеет такую ​​же пищевую ценность, как и вода. Он содержит:

Содержание минералов и витаминов в водородной воде будет варьироваться в зависимости от поставщика и источника воды. Некоторые производители добавляют в воду следовые количества следующих витаминов и минералов:

• Витамин A
• Витамин C
• Карбонат кальция
• Сульфат магния
• Калий
• Сульфат натрия

Потенциальная польза водородной воды для здоровья

Эксперты считают пить водородную воду может принести пользу. Но многие не уверены, что они лучше, чем у обычной воды. Поддержание обезвоживания в целом — отличный способ оставаться здоровым.

Многие медицинские эксперты согласны с тем, что необходимы дополнительные исследования, чтобы обнаружить или проверить какие-либо преимущества водородной воды. На основании предварительных исследований потенциальные преимущества для здоровья следующие:

Уменьшение побочных эффектов лучевой терапии

Одно исследование с участием 49 человек с раком печени показало, что употребление воды, богатой водородом, в течение шести недель во время лучевой терапии может улучшить качество жизни. во время лечения.

Побочные эффекты лучевой терапии включают:

Исследование показало, что показатели качества жизни были выше в группе, употреблявшей водородную воду, по сравнению с группой плацебо, потреблявшей обычную воду. Но необходимы дальнейшие исследования.

Улучшение спортивных результатов

Считается, что водородная вода увеличивает энергию, уменьшает воспаление и сокращает время восстановления после тренировок.

Исследование 10 футболистов показало, что употребление водородной воды может снизить мышечную усталость и снижение мышечной функции, вызванное физическими упражнениями.Но необходимы дополнительные исследования.

Профилактика заболеваний

Водородная вода может содержать антиоксиданты. Антиоксиданты помогают предотвратить окислительный стресс. Этот тип стресса возникает как из-за нормального функционирования организма, так и из-за внешних сил, в том числе воздействия солнца и промышленных химикатов. Окислительный стресс может привести к раку и другим заболеваниям.

Эти предварительные исследования также предполагают, что водородная вода может иметь противовоспалительное действие, качество, которое может снизить риск сердечных заболеваний и других опасных для жизни заболеваний.

Потенциальные риски водородной воды

Эксперты не считают, что питьевая водородная вода связана с какими-либо рисками. Но они не уверены, больше ли она пользы, чем у обычной воды, или от того, чтобы оставаться гидратированным в целом.

Слишком большое количество воды может вызвать гипонатриемию жизни. Это происходит, когда почки не могут избавиться от лишней воды, а содержание натрия в крови понижено. Гипонатриемия может быть опасной для жизни.

Однако для возникновения гипонатриемии необходимо пить много воды.Обычно риску подвергаются только спортсмены, выполняющие интенсивные упражнения.

Альтернативы для здоровья

Если водородная вода выходит за рамки вашего ценового диапазона, вы можете получить большинство преимуществ, употребляя обычную воду. В зависимости от того, где вы живете, вам может потребоваться отфильтровать воду перед употреблением.

Вода, богатая водородом, снижает воспалительные реакции и предотвращает апоптоз клеток периферической крови у здоровых взрослых: рандомизированное двойное слепое контролируемое исследование

1.

Sies, H.Окислительный стресс: понятие в окислительно-восстановительной биологии и медицине. Редокс Биол. 4 , 180–183 (2015).

CAS Статья Google Scholar

2.

Schieber, M. & Chandel, N. S. Функция ROS в окислительно-восстановительной передаче сигналов и окислительном стрессе. Curr. Биол. 24 , Р453-462. https://doi.org/10.1016/j.cub.2014.03.034 (2014).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

3.

Рейтер, С., Гупта, С. К., Чатурведи, М. М. и Аггарвал, Б. Б. Окислительный стресс, воспаление и рак: как они связаны ?. Свободный радикал. Биол. Med. 49 , 1603–1616 (2010).

CAS Статья Google Scholar

4.

Hussain, T. et al. Окислительный стресс и воспаление: что полифенолы могут сделать для нас ?. Оксид. Med. Cell Longev. 2016 , 7432797. https: // doi.org / 10.1155 / 2016/7432797 (2016).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

5.

Вазири, Н. Д., Родригес-Итурбе, Б. Механизмы заболевания: окислительный стресс и воспаление в патогенезе гипертонии. Nat. Clin. Практик. Нефрол. 2 , 582–593 (2006).

CAS Статья Google Scholar

6.

Furukawa, S. et al. Повышенный окислительный стресс при ожирении и его влияние на метаболический синдром. J. Clin. Расследование. 114 , 1752–1761 (2017).

Артикул Google Scholar

7.

Emerit, J., Edeas, M. & Bricaire, F. Нейродегенеративные заболевания и окислительный стресс. Biomed. Фармакотер. 58 , 39–46 (2004).

CAS Статья Google Scholar

8.

Хансари, Н., Шакиба, Ю. и Махмуди, М. Хроническое воспаление и окислительный стресс как основная причина возрастных заболеваний и рака. Последний Пат. Диск от аллергии воспаления. 3 , 73–80 (2009).

CAS Статья Google Scholar

9.

Ohsawa, I. et al. Водород действует как терапевтический антиоксидант, избирательно уменьшая цитотоксические радикалы кислорода. Nat. Med. 13 , 688–694.https://doi.org/10.1038/nm1577 (2007).

CAS Статья PubMed Google Scholar

10.

Zheng, X. et al. Богатый водородом физиологический раствор защищает от ишемии / реперфузии кишечника у крыс. Свободный радикал. Res. 43 , 478–484 (2009).

CAS Статья Google Scholar

11.

Hayashida, K. et al. Вдыхание газообразного водорода уменьшает размер инфаркта на модели ишемии-реперфузии миокарда на крысах. Biochem. Биофиз. Res. Commun. 373 , 30–35 (2008).

CAS Статья Google Scholar

12.

Фукуда, К.-И. et al. Вдыхание газообразного водорода подавляет повреждение печени, вызванное ишемией / реперфузией, за счет снижения окислительного стресса. Biochem. Биофиз. Res. Commun. 361 , 670–674 (2007).

CAS Статья Google Scholar

13.

Fu, Y. et al. Молекулярный водород защищает от индуцированной 6-гидроксидофамином нигростриатальной дегенерации в модели болезни Паркинсона на крысах. Neurosci. Lett. 453 , 81–85 (2009).

CAS Статья Google Scholar

14.

Ли, Дж. et al. Богатый водородом физиологический раствор улучшает функцию памяти у крыс с вызванной амилоидом-бета болезнью Альцгеймера за счет снижения окислительного стресса. Brain Res. 1328 , 152–161 (2010).

ADS CAS Статья Google Scholar

15.

Song, G. et al. Водород активирует АТФ-связывающий кассетный транспортер А1-зависимый отток ex vivo и улучшает функцию липопротеинов высокой плотности у пациентов с гиперхолестеринемией: двойное слепое, рандомизированное и плацебо-контролируемое исследование. J. Clin. Эндокринол. Метаб. 100 , 2724–2733. https://doi.org/10.1210/jc.2015-1321 (2015).

CAS Статья PubMed Google Scholar

16.

Song, G. et al. Вода, богатая водородом, снижает уровень холестерина ЛПНП в сыворотке и улучшает функцию ЛПВП у пациентов с потенциальным метаболическим синдромом. J. Lipid. Res. 54 , 1884–1893. https://doi.org/10.1194/jlr.M036640 (2013).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

17.

Ishibashi, T. et al. Потребление воды, содержащей высокую концентрацию молекулярного водорода, снижает окислительный стресс и активность заболевания у пациентов с ревматоидным артритом: открытое пилотное исследование. Med. Газ Res. 2 , 27 (2012).

CAS Статья Google Scholar

18.

Xia, C. et al. Влияние богатой водородом воды на окислительный стресс, функцию печени и вирусную нагрузку у пациентов с хроническим гепатитом B. Clin. Пер. Sci. 6 , 372–375. https://doi.org/10.1111/cts.12076 (2013).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

19.

Nishimaki, K. et al. Эффекты молекулярного водорода оценены на животных моделях и в рандомизированном клиническом исследовании легких когнитивных нарушений. Curr. Alzheimer Res. 15 , 482–492. https://doi.org/10.2174/1567205014666171106145017 (2018).

CAS Статья PubMed Google Scholar

20.

Guo, Q. et al. Вода, богатая водородом, уменьшает схожие с аутистами поведенческие аномалии у потомков мышей-подростков, получавших вальпроевую кислоту. Front Behav. Neurosci. 12 , 170. https://doi.org/10.3389/fnbeh.2018.00170 (2018).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

21.

Iketani, M. et al. Введение воды, богатой водородом, предотвращает старение сосудов аорты у мышей с дефицитом рецепторов ЛПНП. Sci. Реп. 8 , 16822. https://doi.org/10.1038/s41598-018-35239-0 (2018).

ADS CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

22.

Кук, М. С., Эванс, М. Д., Диздароглу, М. и Лунек, Дж. Окислительное повреждение ДНК: механизмы, мутации и болезни. FASEB J. 17 , 1195–1214 (2003).

CAS Статья Google Scholar

23.

Басу, А. К. Повреждение ДНК, мутагенез и рак. Внутр. J. Mol. Sci. 19 , 970 (2018).

Артикул Google Scholar

24.

Swenberg, J. A. et al. Сравнение эндогенных и экзогенных аддуктов ДНК: их роль в канцерогенезе, эпидемиологии и оценке риска. Toxicol. Sci. 120 , S130 – S145 (2010).

Артикул Google Scholar

25.

Wu, L. L., Chiou, C.-C., Chang, P.-Y. И Ву, Дж. Т. 8-OHdG в моче: маркер окислительного стресса для ДНК и фактор риска рака, атеросклероза и диабета. Clin.Чим. Acta 339 , 1–9 (2004).

CAS Статья Google Scholar

26.

Tomofuji, T. et al. Влияние воды, богатой водородом, на старение тканей пародонта у крыс. Sci. Отчетность 4 , 5534 (2014).

CAS Статья Google Scholar

27.

Ли, Дж., Ге, З., Фан, Л. и Ван, К. Защитные эффекты молекулярного водорода на стероид-индуцированный остеонекроз у кроликов посредством снижения окислительного стресса и апоптоза. BMC Muscul. Разногласия. 18 , 58 (2017).

Артикул Google Scholar

28.

Sun, Q. et al. Богатый водородом физиологический раствор защищает миокард от ишемии / реперфузии у крыс. Exp. Биол. Med. 234 , 1212–1219 (2009).

CAS Статья Google Scholar

29.

Ohta, S. Молекулярный водород как профилактический и лечебный медицинский газ: начало, развитие и потенциал водородной медицины. Pharmacol. Ther. 144 , 1–11 (2014).

CAS Статья Google Scholar

30.

Крегель К. и Чжан Х. Дж. Комплексный взгляд на окислительный стресс при старении: основные механизмы, функциональные эффекты и патологические соображения. Am. J. Physiol. Regul. Интегр. Comput. Physiol. 292 , Р18-36. https://doi.org/10.1152/ajpregu.00327.2006 (2007).

CAS Статья Google Scholar

31.

Каннан К. и Джайн С. К. Окислительный стресс и апоптоз. Патофизиология 7 , 153–163 (2000).

CAS Статья Google Scholar

32.

Отт, М., Гогвадзе, В., Оррениус, С., Животовский, Б. Митохондрии, окислительный стресс и гибель клеток. Апоптоз 12 , 913–922. https://doi.org/10.1007/s10495-007-0756-2 (2007).

CAS Статья PubMed Google Scholar

33.

Kujoth, G. et al. Мутации митохондриальной ДНК, окислительный стресс и апоптоз при старении млекопитающих. Наука 309 , 481–484 (2005).

ADS CAS Статья Google Scholar

34.

Вали, Дж. А., Мастерс, С. Л. и Томас, Х. Э. Связывание метаболических аномалий с путями апоптоза в бета-клетках при диабете 2 типа. Ячейки 2 , 266–283. https://doi.org/10.3390 / Cell2020266 (2013).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

35.

Ozawa, T. et al. Хрупкая митохондриальная ДНК: недостающее звено в апоптотической гибели нейрональных клеток при болезни Паркинсона. Biochem. Биофиз. Res. Commun. 235 , 158–161 (1997).

CAS Статья Google Scholar

36.

Ohta, S. Глава пятнадцатимолекулярный водород как новый антиоксидант: обзор преимуществ водорода для медицинских приложений. Methods Enzymol. 555 , 289–317 (2015).

CAS Статья Google Scholar

37.

Kawamura, T. et al. Терапия ингаляционным водородом для предотвращения ишемии / реперфузионного повреждения, вызванной трансплантатом легкого, у крыс. Трансплантация 90 , 1344–1351. https://doi.org/10.1097/TP.0b013e3181fe1357 (2010).

CAS Статья PubMed Google Scholar

38.

Cai, J. et al. Водородная терапия снижает апоптоз в неонатальной модели крыс с гипоксией-ишемией. Neurosci. Lett. 441 , 167–172. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2008.05.077 (2008).

CAS Статья PubMed Google Scholar

39.

Ян, Дж., Чжан, Л., Ю, К., Ян, X.-F. И Ван, Х. Дифференциация моноцитов и макрофагов: воспалительные моноциты кровообращения как биомаркеры воспалительных заболеваний. Biomarker Res. 2 , 1 (2014).

Артикул Google Scholar

40.

Geiger-Maor, A. et al. Клетки, подвергшиеся сублетальному окислительному стрессу, избирательно привлекают моноциты / макрофаги через рецепторы скавенджеров и опосредованную MyD88 передачу сигналов. J. Immunol. 188 , 1234–1244. https://doi.org/10.4049/jimmunol.1101740 (2012).

CAS Статья PubMed Google Scholar

41.

Mikołajczyk, T. P. et al. Взаимодействие моноцитов периферической крови человека с апоптотическими полиморфноядерными клетками. Иммунология 128 , 103–113 (2009).

Артикул Google Scholar

42.

Йошикава Т. и Наито Ю. Что такое окислительный стресс ?. Jpn. Med. Доц. J. 45 , 271–276 (2002).

Google Scholar

43.

Naik, E. & Dixit, V. M. Митохондриальные активные формы кислорода управляют производством провоспалительных цитокинов. J. Exp. Med. 208 , 417–420. https://doi.org/10.1084/jem.20110367 (2011).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

44.

Shi, X. et al. Роль гидроксильного радикала как посредника в активации фактора ядерной транскрипции NF-kappaB. Мол. Cell Biochem. 194 , 63–70 (1999).

CAS Статья Google Scholar

45.

Sobue, S. et al. Одновременное пероральное и ингаляционное потребление молекулярного водорода аддитивно подавляет сигнальные пути у грызунов. Мол. Клетка. Биохим. 403 , 231–241 (2015).

CAS Статья Google Scholar

46.

Wang, F. et al. Богатый водородом физиологический раствор защищает от ишемии / реперфузии почек у крыс. J. Surg. Res. 167 , e339 – e344 (2011).

CAS Статья Google Scholar

47.

Zhang, Y. et al. Противовоспалительный эффект богатого водородом физиологического раствора на крысиной модели региональной ишемии и реперфузии миокарда. Внутр. J. Cardiol. 148 , 91–95. https://doi.org/10.1016/j.ijcard.2010.08.058 (2011).

Артикул PubMed Google Scholar

48.

Zhang, N., Deng, C., Zhang, X., Zhang, J. & Bai, C. Вдыхание газообразного водорода снижает воспаление дыхательных путей и окислительный стресс у мышей с аллергической астмой. Asthma Res. Практик. 4 , 3. https://doi.org/10.1186/s40733-018-0040-y (2018).

Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

49.

Каджа, М., Сильва, М. Дж., Сато, К., Оухара, К. и Каваи, Т. Водород опосредует подавление воспаления толстой кишки, вызванного декстрансульфатом натрия. Biochem. Биофиз. Res. Commun. 386 , 11–15. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2009.05.117 (2009 г.).

CAS Статья PubMed Google Scholar

50.

50Iuchi, K. et al. Молекулярный водород регулирует экспрессию генов, модифицируя образование окисленных фосфолипидных медиаторов, зависимое от цепной реакции свободных радикалов. Sci. Отчет 6 (2016).

51.

Пэрик, С. С., Смочинский, Р., Третин, А. Технологии секвенирования и секвенирование генома. J. Appl. Genet. 52 , 413–435 (2011).

CAS Статья Google Scholar

52.

Trapnell, C. et al. Сборка и количественное определение транскриптов с помощью RNA-Seq выявляет неаннотированные транскрипты и переключение изоформ во время дифференцировки клеток. Nat. Biotechnol. 28 , 511–515 (2010).

CAS Статья Google Scholar

Что такое водородная вода?

Вода в бутылках, банках, пакетах или коробках — это все равно просто вода … верно? Просмотрите раздел напитков в любом супермаркете в наши дни, и вы, вероятно, будете засыпаны множеством вариантов, обещающих обеспечить потребителям максимальный уровень гидратации. Поскольку газированные, щелочные и наполненные электролитом варианты занимают все больше и больше полок, иногда может показаться, что простой h3O — это пережиток.

Одним из новейших дополнений к постоянно растущему списку охлаждающих жидкостей является водородная вода. Впервые он появился на рынках США около четырех лет назад, но сегодня все больше компаний бросаются на подножку, чтобы разработать свои собственные версии этой якобы усиленной воды.

Но что именно представляет собой водородную воду и как ее производят?

Коробка с водородной водой Dr. Perricone из 30 упаковок продается по цене 90 долларов. Водородная вода Dr. Perricone

Обычная водопроводная вода уже содержит водород, но водородная вода имеет растворенный в ней дополнительный газообразный водород.«Он не изменяет pH и структуру молекулы воды», — сказал Тайлер В. ЛеБарон, основатель и директор Института молекулярного водорода, некоммерческой организации, которая работает с университетами и другими исследовательскими учреждениями над изучением водорода.

Водородная вода производится путем барботирования чистого газообразного водорода в воду или с помощью электролиза, который «разлагает молекулу воды на газообразный водород и газообразный кислород», — сказал Лебарон СЕГОДНЯ.

Поскольку молекулярный водород представляет собой газ без запаха и вкуса, водородная вода не отличается по вкусу от обычной воды.

Компании по производству напитков заявляют, что, добавляя дополнительные молекулы водорода в свои продукты, пьющий сможет получить определенные преимущества, например, получить больше энергии, уменьшить воспаление и даже замедлить процесс старения.

Водородная вода пользуется популярностью в Японии уже несколько лет. По данным BevNet, готовые к употреблению продукты и домашние водородные машины доступны в стране уже много лет.

Одна из первых марок водородной воды, появившаяся в США.S. был HFactor, который появился на рынке в 2017 году. Он поставляется в сумке с закручивающимся верхом и был включен в подарочные пакеты на премию Американской киноакадемии, вручаемые всем номинантам в этом году. Другие бренды водородной воды, такие как Dr. Perricone’s, HTwo, HyVIDA, упаковываются уникальными способами, что необходимо из-за природы водорода.

«Поскольку водород — самая маленькая молекула во Вселенной, он легко улетучивается через пластиковые контейнеры. Однако использование алюминиевых упаковок, таких как пакеты или банки, можно успешно использовать для хранения воды, богатой водородом », — сказал ЛеБарон.

Однако, в отличие от обычной воды, предполагаемые преимущества водородной воды могут быстро иссякнуть. ЛеБарон сказал, что вы захотите съесть его быстро, желательно в течение 15-30 минут после открытия пакета или банки, чтобы проглотить максимальное количество водорода. «Поскольку водород является газом, как и газированная вода с углекислым газом, он будет легко рассеивается из воды », — сказал он.« Чем больше встряхивание и перемешивание, тем быстрее уйдет газ ».

Хотя маркетинговые материалы для большинства этих брендов обещают потребителям, что водородная вода поможет облегчить мышечную усталость, уменьшить воспаление, ускорить восстановление после тренировок и даже предоставить антиоксиданты для борьбы со свободными радикалами, настоящая наука, стоящая за любым из этих утверждений, неубедительна.

В журнале Medical Gas Research появилось несколько исследований, но многие из них проводились на животных, а не на людях, в контролируемых лабораторных условиях. Исследования, которые проводились на людях, были довольно небольшими по масштабу.

Связанные

В одном исследовании, проведенном группой японских исследователей в 2017 году, было изучено, как можно использовать воду, богатую водородом, для улучшения настроения, беспокойства и функции вегетативных нервов в повседневной жизни, путем изучения ее воздействия на 26 добровольцев в течение месяца. долгий период.Данные не выявили отрицательных побочных эффектов среди участников.

В исследовании сделан вывод: «Введение HRW [вода, богатая водородом] в течение 4 недель у взрослых добровольцев улучшило настроение, тревожность и функцию вегетативных нервов, предполагая, что введение HRW может предложить эффективный метод повышения качества жизни [качества жизни] и поддержания хорошего качества жизни». здоровье ».

Хотя некоторые из исследований звучат многообещающе и о каких-либо побочных эффектах от потребления водородной воды не сообщалось, многие исследователи и диетологи согласны с тем, что для получения более убедительных результатов необходимы дальнейшие испытания в более широком масштабе.

«Эти исследования не были воспроизведены на больших группах обычных людей, — сказала СЕГОДНЯ Фрэнсис Ларджман-Рот, RDN, эксперт по питанию и автор. — Водород действительно действует как антиоксидант, но добавление его в воду не означает он оказывает антиоксидантный эффект в организме ».

Плюс, если вы хотите воспользоваться предполагаемыми преимуществами водородной воды, вам придется заплатить. HFactor стоит 14,99 долларов за упаковку из шести пакетов по 11 унций; доктор Вода Perricone, которая продается в банках на 8,3 унции, стоит 12 долларов за упаковку из четырех бутылок.HyVida стоит 24,99 доллара за упаковку из 12 банок по 12 унций.

«Водородная вода тоже стоит дорого, — добавил Ларджман-Рот. — Я бы порекомендовал придерживаться обычной водопроводной воды, что означает больше денег в вашем кармане, чтобы покупать продукты с настоящими исследованиями — фрукты и овощи».

Связанные

Бонни Тауб-Дикс, RDN, создатель BetterThanDieting.com и автор книги «Прочтите, прежде чем съесть — от этикетки к столу», сказала, что не тип воды имеет такое большое значение, как количество потребляемой воды.

«Что может быть самой важной проблемой здесь, так это то, что многие из нас не пьют достаточно воды в целом, поэтому любой тип воды, которую вы действительно пьете, может быть лучше, чем слишком мало воды», — сказала она. «Многие люди. ходить, чувствуя вялость, раздражительность и головную боль, не подозревая, что они просто обезвожены ».

Она добавила, что если вы собираетесь пить модную воду, всегда сначала проверяйте этикетку продукта, так как некоторые бренды добавляют сахар, искусственные ароматизаторы и т. д. кофеин или даже больше витаминов и минералов, чем вы должны потреблять ежедневно.

«Как и другие модные продукты или напитки, если продукт безопасен для употребления без побочных эффектов и вы готовы потратить дополнительные деньги, водородная вода может быть способом сохранить здоровый водный баланс», — сказал Тауб-Дикс ». Итак, если вы пьете недостаточно воды и чувствуете себя лучше после питья водородной воды — даже если это эффект плацебо — тогда действуйте. Но вы также должны сопоставить преимущества с весом вашего кошелька ».

Электролитическая бутылка для производства водорода обеспечивает питьевую воду со свободным / связанным хлором и озоном, подавленным в соответствии со стандартами безопасности в условиях повышенного содержания водорода

Молекулы водорода привлекли внимание как новый антиоксидант, но еще предстоит подтвердить, является ли пероральный прием очень безопасным или нет, одновременно с удержанием большого количества водорода.Когда электролиз проводился в течение 10 минут с использованием электролитической водородно-водородной емкости постоянного тока с водопроводной водой, «остаточный свободный хлор» одновременно с образованием молекулярного водорода (444 мкг / л) мог быть заметно снижен с 0,18 мг / л до 0,12 мг / л при количественном определении колориметрическим методом с использованием красителя N, N-диэтил-п-фенилендиамина. Более того, общая концентрация хлора (остаточный связанный хлор плюс свободный хлор), по оценкам, снизилась с 0,17 мг / л до 0,11 мг / л.Хотя преимущество электролитических бутылок для производства водорода существует при электролизе в течение всего лишь 10 минут, 30-минутный электролиз привел к более обильному водороду (479 мкг / л) вместе с окислительно-восстановительным потенциалом -245 мВ; даже при таком длительном электролизе было показано, что общие количества хлора, хлорноватистой кислоты и хлорамина не увеличиваются (0,09-0,10 мг / л с 0,11 мг / л для водопроводной воды), как было обнаружено с помощью ортотолидиновой колориметрии. Вышеупомянутые уровни хлора различного типа могут соответствовать рекомендациям Всемирной организации здравоохранения для питьевой воды ниже 5 мг / л.Кроме того, растворенный озон после электролитического образования водород-воды был ниже предела обнаружения (<0,05 мг / л) или не определялся, что соответствовало официальным стандартам безопасности в Японии и США для питьевой воды ниже 0,1 мг / л согласно оценке. с помощью трех методов, таких как анализатор озона электродного типа, капилляры детектора озона с использованием красителя индиго и колориметрия на основе йодида калия. Важно отметить, что даже когда половина количества водопроводной воды была налита в бак устройства и подвергнута электролизу, измеренные концентрации остаточного хлора и озона также были ниже нормы безопасности.Таким образом, основные потенциально вредные вещества, такие как остаточный свободный / связанный хлор или хлорноватистая кислота / хлорамин, соответственно, и растворенный озон, поскольку питьевая водородная вода генерировалась электролитически постоянным током, по оценкам, подавлялись в пределах безопасной концентрации. диапазоны с достижениями обильной генерации водорода.

Ключевые слова: бутылка; комбинированный хлор; электролиз; свободный хлор; водород; озон; стандарт безопасности; вода.

Влияние 24-недельной высококонцентрированной водородной воды на организм

Введение

Распространенность метаболического синдрома считается растущей эпидемией в странах мира и характеризуется различными заболеваниями, включая висцеральное ожирение, гипергликемию, инсулинорезистентность, гипертензию и дислипидемию. ¹ Последствия этого состояния увеличивают риск сердечно-сосудистых и неврологических заболеваний и повышают смертность.Его патофизиология связана с окислительно-восстановительной дисрегуляцией, чрезмерным воспалением и нарушением клеточного гомеостаза. ² Нет одобренного препарата для профилактики или лечения метаболического синдрома. В настоящее время рекомендуются изменения в диете и образе жизни, включая ограничение калорийности и физические упражнения, и, если они будут реализованы, они могут оказаться эффективными. ³ Однако повседневные стрессы, нехватка времени и достаточная мотивация часто называются причинами, которые не позволяют людям вносить существенные изменения до тех пор, пока у них не появятся симптомы.Тем не менее, даже после появления симптомов многие по-прежнему не вносят необходимых изменений и, как следствие, развивают связанные заболевания, которые в противном случае можно было бы предотвратить. ⁴

Молекулярный водород (газ H ₂ ) снижает окислительный стресс, улучшает клеточную функцию и уменьшает хроническое воспаление, ⁵ , многие из которых связаны с патологией и этиологией метаболического синдрома и связанных с ним заболеваний. ¹ Молекулярный водород модулирует передачу сигналов, каскады фосфорилирования белков, экспрессию генов, аутофагию, экспрессию миРНК, а также имеет важные метаболические эффекты. ^5,6 H ₂ может индуцировать путь передачи сигналов Keap1 / Nrf2, ⁷ способствовать биогенезу митохондрий, ⁸ и цитопротекторный митохондриальный ответ развернутого белка. ⁹ H ₂ было предложено действовать как имитатор физических упражнений и окислительно-восстановительный адаптоген посредством активации горметических путей. ¹⁰

Вдыхание газа H ₂ подавляло повреждение головного мозга, вызванное окклюзией средней мозговой артерии у крыс, ¹¹ и улучшало когнитивные показатели и уменьшало травмы головного мозга у пациентов с острым инфарктом головного мозга. ¹² Кроме того, в доклинических и клинических исследованиях было показано, что газ H ₂ , растворенный в воде для получения воды, обогащенной H ₂ (HRW), также оказывает терапевтическое и эргогенное действие ^10,13 , например, легкие когнитивные нарушения, ¹⁴ метаболический синдром, ¹⁵ и субмаксимальные упражнения. ^10,16,17 Кроме того, как было недавно рассмотрено, молекулярный водород ⁵ может быть новым подходом для лечения сердечно-сосудистых заболеваний.Например, как показано в недавнем обзоре, ⁵ H ₂ ослабляет вызванное радиацией сердечное заболевание и ишемию-реперфузию миокарда у крыс за счет уменьшения воспаления, апоптоза, саркоплазматического и окислительного стресса, а также за счет регулирования микроРНК и аутофагии. ⁵ У мышей с нокаутом APOE прием HRW предотвращал развитие атеросклероза, ¹⁸ и H ₂ также защищали от вызванной лекарством гипертрофии и дисфункции сердца. ¹⁹

Однако большинство исследований с HRW проводилось с использованием относительно низких концентраций H ₂ . ²⁰ Например, раннее исследование на мышиной модели болезни Паркинсона ²¹ показало, что низкая концентрация H ₂ (≈40 мкМ) может быть столь же эффективной, как и более высокая концентрация H ₂ (≈800 мкМ) . Однако даже эта более высокая концентрация H ₂ была недостаточно высокой, чтобы приводить к заметному увеличению концентрации H ₂ в головном мозге. ²² Впоследствии было определено, что H ₂ -индуцированная секреция нейропротекторного желудочного грелина, который в качестве второго мессенджера опосредует нейрозащитные эффекты HRW. ²² Однако механизм кажется более сложным, поскольку защитные эффекты HRW все еще наблюдались на модели болезни Паркинсона на мышах грелин-КО. ²³ Тем не менее, оказывается, что более высокая концентрация H ₂ , по крайней мере, столь же эффективна, а часто и более эффективна, чем более низкая концентрация H ₂ .Например, было продемонстрировано, что водород с высокой концентрацией, произведенный с помощью магния, был более эффективным, чем H ₂ с низкой концентрацией, содержащийся в щелочно-ионизированной воде, в ослаблении неалкогольной жировой болезни печени (НАЖБП) у мышей, получавших диету с высоким содержанием жиров. . ²⁴ Аналогичным образом, в рандомизированном контролируемом пилотном исследовании с участием пациентов с НАЖБП мы обнаружили, что высокая концентрация HRW значительно уменьшала жир в печени, как было измерено с помощью магнитно-резонансной томографии с двойным эхом. ²⁵ Кроме того, добавки с высокой концентрацией HRW у женщин среднего возраста с избыточным весом значительно снижали процентное содержание жира в организме и уровень инсулина натощак. ²⁶ Помимо концентрации H ₂ , важным фактором является продолжительность использования. Хотя HRW изучалась у субъектов с потенциальным метаболическим синдромом на срок до 10 недель, ни одно исследование не определило долгосрочный (24-недельный) эффект высокой концентрации HRW в этой популяции. Несмотря на способность водорода якобы вызывать гормезис и, следовательно, потенциально вызывать побочные эффекты, нет никаких исследований ни на клетках, ни на животных, ни на людях, даже в очень высоких дозах, где сообщалось бы о явных побочных эффектах. ¹⁰ Таким образом, мы оценили влияние 24-недельного вмешательства с высокой концентрацией HRW на состав тела, липидный профиль крови и биомаркеры воспаления у мужчин и женщин с метаболическим синдромом.

Методы и предметы

Шестьдесят субъектов индийской национальности (30 мужчин и 30 женщин; возраст 43,2 ± 10,0 лет) с метаболическим синдромом были набраны для участия в этом двойном слепом плацебо-контролируемом интервенционном исследовании. Субъекты участвовали в этом исследовании, если они соответствовали по крайней мере трем из пяти критериев включения, включая прегипертензию / гипертензию (систолическое артериальное давление [АД]> 130 мм рт.ст. и / или диастолическое АД> 85 мм рт.ст.), преддиабет / диабет (глюкоза натощак> 110 мг / дл), центральное ожирение (окружность талии [ОТ]> 90 см для мужчин и ОТ> 80 см для женщин) и дислипидемия (липопротеины высокой плотности [ЛПВП] <40 мг / дл для мужчин и <50 мг / дл для женщины; триглицериды [ТГ]> 200 мг / дл). Критерии исключения включали рак, хроническую дизентерию, инфекцию вируса иммунодефицита человека, инсульт, инфаркт миокарда, беременность или использование противозачаточных средств и другие хронические заболевания. Исследование проводилось в Морадабаде, Индия, и все участники были набраны путем распространения брошюр, местных газет и объявлений на досках объявлений в больницах. Этическое разрешение было получено от этического комитета больницы Халлберг и научно-исследовательского института (Морадабад), а исследование было зарегистрировано Контролером по контролю за лекарственными средствами Индии (регистрационный номер клинического испытания № 2018/03/012487).Письменное информированное согласие было получено от всех участников, и испытание проводилось в соответствии с Хельсинкской декларацией, и это заявление было добавлено к методам.

Первоначальный период наблюдения в одну неделю использовался для получения исходных клинических показателей и биохимических данных (таблица 1), при этом не было обнаружено различий между HRW и группой плацебо. Затем субъекты были рандомизированы двойным слепым методом либо в группу вмешательства (HRW), либо в группу плацебо с помощью случайных чисел, сгенерированных компьютером.Всех испытуемых просили поддерживать одинаковый образ жизни на протяжении всего исследования. Кроме того, данные о потреблении продуктов питания, табака, алкоголя и физической активности были получены из диетических дневников и оценены диетологом. Данные были снова собраны через 24 недели после вмешательства. HRW с высокой концентрацией готовили с помощью таблеток, вырабатывающих водород (HRW Natural Health Products Inc., Нью-Вестминстер, Британская Колумбия, Канада), в то время как плацебо готовили, как описано ранее ^16,25 с конечным напитком-плацебо, аналогичным по вкусу, растворению и Появление в HRW.Участники принимали по 1 таблетке 3 раза в день в 250 мл воды с температурой 12-18 ° C. Им посоветовали выпить продукт залпом, как только таблетка перестанет растворяться, натощак / утром. Этот метод введения H ₂ обеспечит> 5,5 миллимолей H ₂ / день. Концентрацию молекулярного водорода, продуцируемого этими таблетками, определяли с помощью H ₂ Analytics (Лас-Вегас, США) с помощью газовой хроматографии (SRI 8610C; Калифорния, США).

Таблица 1 Исходные характеристики участников исследования индийской этнической принадлежности.Значения средние ± стандартное отклонение

Лабораторные данные были получены после ночного голодания (10–12 часов) с 08:00 до 09:00. Рост измеряли с помощью мерной стойки после снятия обуви. Вес тела измеряли в нижнем белье после снятия обуви. Окружность талии измерялась антропометрической лентой как наибольшая горизонтальная окружность между гребнем подвздошной кости и реберным краем. Обхват бедра измеряли по наибольшей окружности на уровне больших вертелов.Частоту сердечных сокращений измеряли путем аускультации в течение 5 минут в состоянии покоя в положении лежа на спине. Уровень глюкозы в крови измерялся после ночного голодания. Реактивные вещества с тиобарбитуровой кислотой (TBARS), малоновый диальдегид (MDA), диеновый конъюгат, витамины E и C, нитрат и ангиотензин-превращающий фермент измеряли колориметрическими методами с использованием спектрофотометра UV-VIS (Electronics Corporation of India, Ltd). Гликозилированный гемоглобин (HbA1c) анализировали с помощью ВЭЖХ с использованием аппарата DIO (Bio-Rad Laboratories, Inc, Геркулес, Калифорния).Уровень сахара в крови натощак, липидный профиль и С-реактивный белок (СРБ) определяли с помощью наборов Pictus 500 Diatron (Medicon Hellas S.A., Геракас, Греция). Фактор некроза опухоли-альфа (TNF-α) и интерлейкин 6 (IL-6) анализировали с помощью ферментно-связанного флуоресцентного анализа на машинах Vidas (Vidas Biomerieux, Marcy I’Etoile, Франция). Коэффициенты вариации этих маркеров между и внутри анализа показаны в таблице 2.

Таблица 2 Коэффициенты вариации между и внутри анализов для измеренных биомаркеров (CV)

Количество набранных участников соответствовало минимальному размеру выборки (n = 48), рассчитанному с помощью анализа мощности (G * Power 3. 1, Университет Генриха Гейне, Дюссельдорф, Германия) с размером эффекта, установленным на 0,30, вероятностью альфа-ошибки 0,05, степенью 0,80 для двух групп и двумя измерениями результатов исследования. Исходные данные субъектов анализировали с помощью двустороннего двухвыборочного теста t . Двусторонняя смешанная модель ANOVA с повторными измерениями (взаимодействие между лечением и временем), скорректированными с учетом возраста и пола, использовалась для установления наличия каких-либо значительных различий между ответами пациентов во времени вмешательства. Статистическая значимость была установлена ​​на уровне P ≤ 0.05. Все значения представлены как среднее ± стандартное отклонение. Данные анализировали с помощью программы SPSS (версия 21.0) (SPSS Inc., Чикаго, Иллинойс, США).

Результаты

Все субъекты завершили исследование, и оба вмешательства хорошо переносились без каких-либо неблагоприятных эффектов. HRW благоприятно повлияла на все исходы через 24 недели наблюдения по сравнению с плацебо ( P <0,05), за исключением TBARS, маркера перекисного окисления липидов ( P = 0,309) (Таблица 3). Другие маркеры окисления (MDA, D-конъюгат) снизились, в то время как витамины E и C увеличились в группе HRW.Это сопровождалось значительным снижением HR, BMI и WHR после вмешательства HRW ( P <0,05). HRW вызывала значительное снижение общего холестерина примерно на 18,5 мг / дл ( P <0,05) и уровней триглицеридов на ~ 47 мг / дл ( P <0,05). Уровень глюкозы в крови натощак также снизился после 24-недельного вмешательства HRW с 121,5 ± 61,0 мг / дл до 103,1 ± 33,0 мг / дл, с сопутствующим снижением HbA1C на 12% ( P <0,05). Кроме того, HRW значительно ослабляет воспалительные маркеры, такие как TNF-α, IL-6 и CRP ( P <0.05).

Таблица 3 Изменения в составе тела и биохимических переменных от исходного уровня до 24 недель. Значения средние ± стандартное отклонение

Обсуждение

Неконтролируемый метаболический синдром увеличивает риск сердечно-сосудистых заболеваний. Например, факторы риска, связанные с метаболическим синдромом, играют причинную роль в развитии атеросклероза, который в дальнейшем приводит к ишемической болезни сердца, инсульту и инфаркту миокарда. ²⁷ Атеросклероз развивается, когда холестерин ЛПНП проникает в субэндотелиальное пространство и окисляется, что способствует воспалению и последующей миграции и трансформации гладкомышечных клеток сосудов. ²⁸ Этот процесс еще больше усугубляется при наличии гипергликемии из-за повышенного образования конечных продуктов с продвинутым гликозилированием (AGE), когда восстанавливающий конец молекул глюкозы вступает в реакцию и соединяется с белками и создает перекрестное сшивание белков.AGE также способствуют воспалению, окислению и повреждению клеток, что способствует сердечно-сосудистым заболеваниям. ²⁸ Соответственно, в нашем исследовании мы определили, улучшит ли высокая концентрация HRW различные биомаркеры метаболического синдрома, которые случайно участвуют в развитии сердечно-сосудистых заболеваний, а именно дислипидемии (HDL, LDL, VLDL, TG), воспаления (TNF-α, IL-6, CRP), окислительный стресс (MDA, TBARS, диеновые конъюгаты, витамины E и C) и гипергликемия (глюкоза, HbA1c).

В этом исследовании мы обнаружили, что 24-недельное вмешательство с высокой концентрацией HRW улучшило несколько биомаркеров кардиометаболического здоровья у мужчин и женщин среднего возраста с метаболическим синдромом, включая ИМТ, WHR, ЧСС покоя, липиды и глюкозу крови, воспаление и окислительно-восстановительный гомеостаз.Благоприятные изменения уровня холестерина в крови следует интерпретировать с осторожностью, поскольку абсолютное изменение было относительно низким, а уровень ЛПВП снизился на ~ 1,3 мг / дл. Считается, что холестерин ЛПВП полезен из-за его роли в обратном транспорте холестерина. ²⁹ Однако отношения общего холестерина или триглицеридов к ЛПВП являются лучшими прогностическими факторами сердечно-сосудистых заболеваний, чем общий холестерин, причем более низкие отношения коррелируют с более низким риском сердечных заболеваний. ³⁰ Поскольку мы обнаружили, что HRW значительно снижает общий холестерин (на ~ 18.5 мг / дл), соотношение общего холестерина к ЛПВП снизилось на ~ 7,2%, тогда как в группе плацебо оно осталось неизменным. Точно так же отношение риска триглицеридов к ЛПВП благоприятно снизилось на 22,9% в группе HRW, но осталось примерно таким же в группе плацебо. Наши данные также показывают, что HRW существенно снизила средний уровень глюкозы с верхнего диапазона до нижнего диапазона преддиабетических критериев, что также сопровождалось снижением HbA1C на 12%.

Эти благоприятные изменения холестерина и глюкозы подтверждаются некоторыми расхождениями в нескольких предыдущих клинических испытаниях.Например, Сонг и др. Сообщили, что HRW, поставляя 0,5 миллимоля H ₂ в день в течение 10 недель у пациентов с потенциальным метаболическим синдромом, снизила общий холестерин в сыворотке и уровни ХС-ЛПНП, улучшила функцию ЛПВП и окислительно-восстановительный статус (например, повышение уровня супероксида в сыворотке крови). дисмутаза [SOD] и снижение MDA), а также уменьшение воспаления (например, сывороточный TNF-α). ³¹ Однако, в то время как наше исследование показало значительные улучшения ИМТ, WHR и уровня глюкозы натощак, их исследование только сообщило о потенциальной, хотя и незначительной, тенденции к снижению этих параметров. Аналогичным образом, более раннее рандомизированное плацебо-контролируемое перекрестное исследование с участием пациентов с диабетом 2 типа или нарушенной толерантностью к глюкозе продемонстрировало, что прием HRW (~ 0,6 миллимоль / день) немного улучшил уровень холестерина, значительно снизил маркеры окислительного стресса (например, 8-изопростаны в моче). ) и повышение СОД в сыворотке. ³² Однако, в отличие от нашего исследования, не было статистически значимых изменений ИМТ, СРБ, HbA1c или уровня глюкозы в крови натощак. Возможно, более высокая доза H ₂ и более длительная продолжительность нашего исследования по сравнению с этими исследованиями могли объяснить различия.Кроме того, у участников нашего исследования был значительно более высокий исходный уровень глюкозы (~ 122 мг / дл против 108 мг / дл). Наконец, хотя в предыдущем исследовании ³² не тестировалось, сообщалось, что у 4 из 6 субъектов с нарушенной толерантностью к глюкозе HRW нормализовала пероральный тест толерантности к глюкозе и что уровни инсулина в плазме крови через 1 час были значительно увеличены по сравнению с исходным уровнем. ³²

Открытое 8-недельное исследование с участием 20 субъектов с потенциальным метаболическим синдромом продемонстрировало, что HRW (~ 1 миллимоль H ₂ / день) повышала уровень SOD на 39% и уменьшала TBAR на 43%. ¹⁵ Хотя снижение TBARS не было обнаружено в нашем исследовании, мы обнаружили снижение более специфичного маркера перекисного окисления липидов MDA, а также повышение уровней витаминов C и E, что в совокупности предполагает, что HRW благоприятно модулирует окислительные процессы. Подобно нашему исследованию, открытое испытание показало, что HRW снизила соотношение общего холестерина к ЛПВП на 13%. Однако в нашем исследовании основным изменением было снижение общего холестерина, тогда как в открытом исследовании это было повышение уровня холестерина ЛПВП.Кроме того, в отличие от наших результатов, HRW не снизила ИМТ, триглицериды или уровень глюкозы в крови натощак. Однако уровень триглицеридов и глюкозы натощак был значительно выше у участников нашего исследования по сравнению с таковыми в открытом исследовании (~ 143 мг / дл против 190 мг / дл; 88 мг / дл против 122 мг / дл, соответственно) . Опять же, это может быть связано с условиями нашего исследования с более высокой дозой H ₂ и большей продолжительностью времени.

Основные молекулярные механизмы, которые опосредуют эти эффекты, вызванные HRW, нуждаются в дальнейшем изучении.Однако H ₂ , по-видимому, влияет на метаболизм и биоэнергетику. ³³ Например, мы ранее продемонстрировали, что обработка HRW увеличивала концентрацию митохондриального кофермента Q9, что усиливало функцию митохондриальной дыхательной цепи (т.е. комплекс I и комплекс II) и последующее увеличение продукции АТФ миокардом крысы. ^34,35 В другом исследовании на мышах, лишенных рецептора лептина, и на нормальных мышах, получавших диету с высоким содержанием жиров, HRW снизила окислительный стресс, уменьшила жировые отложения в печени и снизила уровни глюкозы, инсулина и триглицеридов в плазме.Этот эффект был сопоставим с 20% ограничением калорийности. ³⁶ HRW увеличил расход энергии, измеренный по потреблению кислорода, и индуцировал печеночный гормон, фактор роста фибробластов 21 (FGF-21), который стимулирует расход жирных кислот и глюкозы. ³⁶ У мышей с индуцированным стрептозотоцином диабетом типа 1 H ₂ индуцировал транслокацию переносчика глюкозы-4 посредством активации фосфатидилинозитол-3-OH киназы (PI3K), протеинкиназы C (PKC) и AMP-активированной протеинкиназы ( АМПК). ³⁷

Это исследование продемонстрировало, что HRW вызывает значительные улучшения клинически значимых показателей биомаркеров крови и биометрических данных у субъектов с метаболическим синдромом. По сравнению с предыдущими исследованиями, это также может указывать на то, что высокие дозы H ₂ более эффективны, чем более низкие дозы, по крайней мере, при метаболическом синдроме. Однако необходимы дополнительные дозозависимые исследования в этой области. Более того, при интерпретации нашего исследования следует учитывать ряд ограничений. Мы выполнили анализ только в течение последних 24 недель, а не при 4-недельном последующем наблюдении, что помешало нам обнаружить важные временные изменения в различных параметрах. Мы также не исследовали эффекты, зависящие от пола или возраста, что может быть важно, поскольку на метаболические параметры влияют как пол, так и возраст. ³⁸ Кроме того, хотя испытуемые были проинструктированы принимать HRW натощак, мы не могли гарантировать, что это произошло. Могут быть различия в биологических эффектах H ₂ , если HRW попадает в организм с пищей или без нее, поскольку после приема нормальных волокон из рациона бактериальное производство газа H ₂ значительно увеличивается. ³⁹ Наконец, мы не измеряли временные изменения или фармакокинетику H ₂ в крови и дыхании субъектов. Таким образом, предполагаемые молекулярные механизмы, продемонстрированные in vitro или в исследованиях на животных, могут отличаться от таковых в нашем исследовании, поскольку клеточная концентрация H ₂ может значительно отличаться. В будущих исследованиях следует изучить, есть ли сексуально диморфные ответы на терапию H ₂ , молекулярные механизмы H ₂ при физиологически релевантных концентрациях H ₂ , а также сравнение эффектов различных доз, продолжительности и методов воздействия. администрация (например, питье против вдыхания).

Заключение

В заключение, результаты нашего исследования показывают, что добавление высококонцентрированных HRW, продуцируемых таблетками, производящими H ₂ , улучшает состав тела, благоприятно модулирует метаболизм жирных кислот и глюкозы, а также улучшает воспаление и окислительно-восстановительный гомеостаз у субъектов с метаболическим синдромом. Следовательно, длительное лечение водой с высокой концентрацией водорода может использоваться в качестве вспомогательной терапии для уменьшения признаков метаболического синдрома.Тем не менее, необходимы более масштабные проспективные клинические испытания для дальнейшего определения биологических эффектов HRW в этой популяции пациентов.

Заявление об обмене данными

Данные, представленные в этой статье, представляют собой все данные, которые авторы планируют сделать общедоступными.

Благодарности

Мы благодарим г-на Алекса Тарнава, генерального директора HRW Natural Health Products Inc. за любезное пожертвование таблеток DrinkHRW для этого исследования.

Взносы авторов

Все авторы внесли существенный вклад в концепцию и дизайн, сбор данных или анализ и интерпретацию данных; принимал участие в написании статьи или ее критической переработке на предмет важности интеллектуального содержания; дал окончательное одобрение версии, которая будет опубликована; и соглашаемся нести ответственность за все аспекты работы.

Финансирование

Это исследование было частично поддержано Словацким агентством исследований и разработок (APVV) -0241-11, APVV-15-0376; ITMS 26230120009; Агентство научных грантов Министерства образования Словацкой Республики (VEGA) 2/0063/18 и HRW Natural Health Products Inc.

Раскрытие информации

TWL сообщает о личных гонорарах от медицинских / академических конференций, включая возмещение расходов на поездки, гонорары, а также гонорары за выступления и консультации от различных академических и коммерческих организаций в отношении молекулярного водорода. Все остальные авторы сообщают об отсутствии конфликта интересов.

Список литературы

1. O’neill S, O’driscoll L. Метаболический синдром: более пристальный взгляд на растущую эпидемию и связанные с ней патологии. Obes Rev. . 2015; 16 (1): 1–12. DOI: 10.1111 / obr.12229

2. Хотамислигил Г.С. Воспаление и нарушение обмена веществ. Природа . 2006. 444 (7121): 860–867. DOI: 10.1038 / nature05485

3. Питсавос К., Панайотакос Д., Вайнем М., Стефанадис С. Диета, упражнения и метаболический синдром. Ред Диабет Стад . 2006. 3 (3): 118–126. DOI: 10.1900 / RDS.2006.3.118

4. Чавес Х., Пелла Д., Сингх Р. и др. Проблемы профилактики сердечно-сосудистых заболеваний. Научное заключение Международного колледжа кардиологов World Heart J . 2016; 8: 282–288.

5. ЛеБарон Т.В., Кура Б., Калочайова Б., Трибулова Н., Слезак Дж. Новый подход к профилактике и лечению сердечно-сосудистых заболеваний. молекулярный водород значительно снижает эффекты окислительного стресса. Молекулы . 2019; 24 (11). DOI: 10.3390 / молекулы24112076

6. Мойто В., Сингх Р., Гвоздьякова А., Пелла Д., Федако Дж., Пелла Д. Молекулярный водород: новый подход к лечению сердечно-сосудистых заболеваний. Сердце Мира J . 2018; 10: 83–93.

7. Кура Б., Багчи А.К., Сингал П.К. и др. Молекулярный водород (h3): потенциал в уменьшении кардиотоксичности, вызванной окислительным стрессом. Может J Physiol Pharmacol . 2018; 97: 287–292.

8. Камимура Н., Ичимия Х, Юти К., Охта С.Молекулярный водород стимулирует экспрессию гена коактиватора транскрипции PGC-1α для усиления метаболизма жирных кислот. NPJ Aging Mech Dis . 2016; 2: 16008. DOI: 10.1038 / npjamd.2016.8

9. Sobue S, Inoue C, Hori F, Qiao S, Murate T, Ichihara M. Молекулярный водород модулирует экспрессию генов посредством модификации гистонов и индуцирует ответ митохондриального развернутого белка. Биохимия Биофиз Рес Коммуна . 2017; 493 (1): 318–324. DOI: 10.1016 / j.bbrc.2017.09.024

10.ЛеБарон Т.В., Лахер И., Кура Б., Слезак Дж. Газообразный водород: от клинической медицины до новой эргогенной молекулы для спортсменов-спортсменов (1). Может J Physiol Pharmacol . 2019; 97 (9): 797–807. DOI: 10.1139 / cjpp-2019-0067

11. Осава И., Исикава М., Такахаши К. и др. Водород действует как терапевтический антиоксидант, избирательно уменьшая цитотоксические радикалы кислорода. Нат Мед . 2007. 13 (6): 688–694. DOI: 10,1038 / нм1577

12. Оно Х., Нисидзима Й., Охта С. и др. Лечение ингаляцией газообразного водорода при остром инфаркте головного мозга: рандомизированное контролируемое клиническое исследование безопасности и нейрозащиты. J Stroke Cerebrovasc Dis . 2017; 26 (11): 2587–2594. DOI: 10.1016 / j.jstrokecerebrovasdis.2017.06.012

13. Остойч С.М. Молекулярный водород: инертный газ оказывается клинически эффективным. Энн Мед . 2015; 47: 1–4.

14. Нисимаки К. , Асада Т., Осава И. и др. Эффекты молекулярного водорода оценивались на животных моделях и в рандомизированном клиническом исследовании легких когнитивных нарушений. Curr Alzheimer Res . 2017; 15: 482–492.

15. Накао А., Тойода Ю., Шарма П., Эванс М., Гатри Н.Эффективность воды, богатой водородом, на антиоксидантный статус субъектов с потенциальным метаболическим синдромом — открытое пилотное исследование. Дж. Клин Биохим Нутр . 2010. 46 (2): 140–149. DOI: 10.3164 / jcbn.09-100

16. ЛеБарон Т.В., Ларсон А.Дж., Охта С. и др. Острые добавки с молекулярным водородом улучшают субмаксимальные показатели физической нагрузки. Рандомизированное двойное слепое пилотное плацебо-контролируемое перекрестное исследование. Дж. Среда Жизни . 2019; 9 (1): 36–43. DOI: 10.15280 / jlm.2019.9.1.36

17.Миками Т., Тано К., Ли Х и др. Питье водородной воды повышает выносливость и снимает психометрическую усталость: рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое исследование (1). Может J Physiol Pharmacol . 2019; 97 (9): 857–862. DOI: 10.1139 / cjpp-2019-0059

18. Осава И., Нисимаки К., Ямагата К., Исикава М., Охта С. Потребление водородной воды предотвращает атеросклероз у мышей с нокаутом аполипопротеина E. Биохимия Биофиз Рес Коммуна . 2008. 377 (4): 1195–1198. DOI: 10.1016 / j.bbrc.2008.10.156

19. Zhang Y, Xu J, Long Z, et al. Водород (h3) подавляет гипертрофию сердца, вызванную изопротеренолом, через антиоксидантные пути. Фронт Pharmacol . 2016; 7: 392. DOI: 10.3389 / fphar.2016.00392

20. Оно К., Ито М., Итихара М., Ито М. Молекулярный водород как новый лечебный газ для лечения нейродегенеративных и других заболеваний. Оксид Мед Ячейки Longev . 2012; 2012: 353152. DOI: 10.1155 / 2012/353152

21. Fujita K, Seike T, Yutsudo N, et al.Водород в питьевой воде снижает потерю дофаминергических нейронов в модели болезни Паркинсона у мышей с 1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридином. PLoS One . 2009; 4 (9): e7247. DOI: 10.1371 / journal.pone.0007247

22. Мацумото А., Ямафуджи М., Татибана Т., Накабеппу Ю., Нода М., Накая Х. Пероральная «водородная вода» индуцирует нейрозащитную секрецию грелина у мышей. Научная репутация . 2013; 3: 3273. DOI: 10.1038 / srep03273

23. Yoshii Y, Inoue T., Uemura Y, et al. Сложность взаимодействия желудка и мозга, индуцированного молекулярным водородом у мышей модели болезни Паркинсона. Neurochem Res . 2017; 42 (9): 2658–2665. DOI: 10.1007 / s11064-017-2281-1

24. Джексон К., Дресслер Н., Бен-шушан Р.С., Меерсон А., ЛеБарон Т.В., Тамир С. Влияние щелочно-электролизованной и богатой водородом воды на мышиной модели безалкогольной жировой болезни печени с высоким содержанием жиров. Мир J Гастроэнтерол . 2018; 24 (45): 5095–5108. DOI: 10.3748 / wjg.v24.i45.5095

25. Коровлев Д., Стайер В., Остойич Дж., ЛеБарон Т.В., Остойич С.М. Богатая водородом вода снижает накопление жира в печени и улучшает профили ферментов печени у пациентов с неалкогольной жировой болезнью печени: рандомизированное контролируемое пилотное исследование. Clin Res Hepatol Gastroenterol . 2019; 43 (6): 688–693. DOI: 10.1016 / j.clinre.2019.03.008

26. Коровлев Д., Тривиц Т., Дрид П., Остойч С.М. Молекулярный водород влияет на состав тела, метаболические профили и функцию митохондрий у женщин среднего возраста с избыточным весом. Ир Журнал Медицины . 2017; 187: 85–89.

27. Tune JD, Goodwill AG, Sassoon DJ, Mather KJ. Сердечно-сосудистые последствия метаболического синдрома. Перевод статьи . 2017; 183: 57–70. DOI: 10.1016 / j.trsl.2017.01.001

28. Катаками Н. Механизм развития атеросклероза и сердечно-сосудистых заболеваний при сахарном диабете. Дж Атеросклер Тромб . 2018; 25 (1): 27–39. DOI: 10.5551 / jat.RV17014

29. Фишер Э.А., Фейг Дж. Э., Хьюинг Б., Хазен С. Л., Смит Дж. Д.. Функция липопротеинов высокой плотности, дисфункция и обратный транспорт холестерина. Артериосклер Thromb Vac Biol . 2012. 32 (12): 2813–2820. DOI: 10.1161 / ATVBAHA.112.300133

30. da Luz PL, Favarato D, Faria-neto JR Jr, Lemos P, Chagas AC.Высокое соотношение триглицеридов к холестерину ЛПВП предсказывает обширную коронарную болезнь. Клиники (Сан-Паулу) . 2008. 63 (4): 427–432. DOI: 10.1590 / s1807-59322008000400003

31. Сонг Дж., Ли М., Санг Х и др. Богатая водородом вода снижает уровень холестерина ЛПНП в сыворотке и улучшает функцию ЛПВП у пациентов с потенциальным метаболическим синдромом. Дж. Липид Рез. . 2013. 54 (7): 1884–1893. DOI: 10.1194 / мл. M036640

32. Kajiyama S, Hasegawa G, Asano M, et al. Добавление воды, богатой водородом, улучшает метаболизм липидов и глюкозы у пациентов с диабетом 2 типа или нарушенной толерантностью к глюкозе. Nutr Res . 2008. 28: 137–143. DOI: 10.1016 / j.nutres.2008.01.008

33. Ostojic SM. Изменяет ли h3 биоэнергетику митохондрий через активацию ghs-r1alpha? Тераностика . 2017; 7 (5): 1330–1332. DOI: 10.7150 / thno.18745

34. Kucharská J, Gvozdjáková A, Kura B, Rausová Z, Slezák J. Влияние молекулярного водорода на кофермент Q в плазме, ткани миокарда и митохондриях крыс. J Nutr Heal Food Eng . 2018; 8: 362–364.

35. Гвоздякова А., Кухарская Ю., Кура Б. и др.Новое понимание влияния молекулярного водорода на кофермент Q и митохондриальную функцию крыс. Может J Physiol Pharmacol . 2019; 98: 29–34.

36. Камимура Н., Нисимаки К., Осава И., Охта С. Молекулярный водород улучшает ожирение и диабет, индуцируя печеночный FGF21 и стимулируя энергетический метаболизм у мышей db / db. Ожирение (Серебряная весна) . 2011. 19 (7): 1396–1403. DOI: 10.1038 / oby.2011.6

37. Amitani H, Asakawa A, Cheng KC, et al. Водород улучшает гликемический контроль у животных с диабетом 1 типа, способствуя захвату глюкозы скелетными мышцами. PLoS One . 2013; 8 (1). DOI: 10.1371 / аннотация / ea26285b-dda3-470d-a8df-241df9fbc5ad.

38. Argente-Arizon P, Ros P, Diaz F, et al. Влияние раннего избыточного питания на параметры метаболизма и роль андрогенов новорожденных в зависимости от возраста и пола. Биол Разница по полу . 2016; 7: 26. DOI: 10.1186 / s13293-016-0079-5

39. Strocchi A, Levitt MD. Поддержание баланса h3 в кишечнике: кредитование бактерий толстой кишки. Гастроэнтерология . 1992; 102 (4 Pt 1): 1424–1426.DOI: 10.1016 / 0016-5085 (92) -6

Предполагаемые преимущества водородной воды

не оправдывают ожиданий

Все мы знаем, как важно пить достаточное количество воды в день — это помогает нам сохранять водный баланс, бодрствовать и сохранять здоровье. Но для некоторых простой старой воды недостаточно. Зельцеровская, ароматизированная, щелочная, а теперь и водородная вода приобрели популярность в последние годы в качестве альтернативных методов гидратации.

Быстрый урок естествознания: химический состав обычной воды состоит из двух частей водорода и одной части кислорода (отсюда и название h3O).Водородная вода создается, когда в обычную питьевую воду добавляются дополнительные молекулы водорода из растворенного газообразного водорода. Это означает, что в воде больше водорода и меньше кислорода, что якобы дает антиоксидантные свойства и улучшает спортивные результаты.

Прежде чем вы спросите, это не то же самое, что щелочная вода. «Щелочная вода подвергается либо электролизу, при котором молекулы отделяются, прежде чем выкачиваются некоторые из кислых и остается больше щелочных, либо в нее добавляются минералы или они естественным образом содержат их, чтобы довести ее pH выше семи», — говорит Келли Джонс, RD.Но его основной химический состав по-прежнему h3O.

Водородная вода — это не обязательно что-то новое; Сообщается, что это была опора японской велнес-культуры как минимум десять лет. Но знаменитый дерматолог и основатель ухода за кожей Николас Перриконе, доктор медицины, привлек к этому внимание в Америке более трех лет назад, когда он начал продавать свой собственный продукт водородной воды по 3 доллара за банку. Некоторые компании, такие как HFactor и HTwo, теперь продают водородную воду, в то время как другие продают дорогие машины, которые могут превращать водопроводную воду в водородную воду.

Истории по теме

Но действительно ли эта устойчивая тенденция выдерживает критику? Не все эксперты убеждены.

Есть ли преимущества у водородной воды?

Учитывая, что тело примерно на 60 процентов состоит из воды и что мы теряем много воды в течение дня из-за пота и мочеиспускания, важно пить достаточно, чтобы все работало гладко. «Сохранение гидратации важно для повседневных функций, таких как кровоток, сокращение мышц и поддержание уровня энергии», — говорит Натали Риццо, доктор медицинских наук.(Золотое правило — пить достаточно, чтобы мочиться регулярно, примерно каждые два-три часа.)

Вся вода дает эти преимущества; Однако сторонники водородной воды утверждают, что этот напиток полезен для здоровья даже больше. «Производители водородной воды [часто] заявляют, что дополнительный водород может уменьшить воспаление и болезненность мышц», — говорит Риццо. Одно очень небольшое исследование, проведенное ранее в 2020 году с участием около 40 человек, показало, что у людей, которые пили воду, насыщенную водородом, было меньше воспалительных реакций, чем у тех, кто пил обычную воду в течение четырех недель. Но, учитывая небольшой размер исследования, это преимущество далеко не окончательное.

Другие сторонники напитка говорят, что дополнительный водород имеет антиоксидантный эффект и создает больше энергии и клеточной активности в организме, но большинство исследований не являются рандомизированными или двойными слепыми и не проводились на больших группах для подтверждения этих утверждений. говорит Джонс.

«Одно небольшое исследование показало, что употребление водородной воды может улучшить настроение, но это исследование необходимо повторить в большем масштабе», — добавляет Риццо.Это потому, что размер выборки исследования составлял всего 26 человек, что вряд ли достаточно, чтобы дать значимые результаты для огромной группы людей.

Другое перекрестное исследование водородной воды включало только 10 футболистов. «Он пришел к выводу, что гидратация перед тренировкой водородной водой снижает уровень лактата в крови — показатель утомляемости при высокоинтенсивных упражнениях — и улучшает поддержание интенсивности, но также пришел к выводу, что необходимы дополнительные исследования, чтобы определить механизмы того, почему это может происходить», Джонс добавляет.

Есть ли недостатки у употребления этого напитка?

Водородная вода безопасна и сохранит водный баланс. Тем не менее, вы, скорее всего, не получите ничего особенно полезного от его глотания, чего нельзя было бы получить из обычной воды.

Плюс это довольно дорого. Упаковка из 12 банок по восемь унций водородной воды доктора Перриконе обойдется вам в 32 доллара; упаковка из шести пакетов HFactor по 11 унций стоит 16 долларов; упаковка из 28 пакетов HTwo по 16,9 унций стоит 61 доллар. Сравните это с бесплатной водой, которая течет из вашего крана, или даже с другими видами бутилированной воды (упаковка из 12 шт. По 30 шт.Бутылки с водой Poland Spring на 4 унции продаются на Amazon за 20 долларов), и вы получаете прямо противоположную цену. Тем не менее, если вам нравится его вкус, и вы хотите доплатить, вся власть вам.

«В целом, учитывая стоимость, для широкой публики гораздо полезнее сосредоточиться на питье достаточного количества воды, а также на потреблении большего количества фруктов, овощей и цельнозерновых продуктов», — говорит Джонс. Вы получите необходимые жидкости, и вам не нужно будет тратить лишние деньги на другой вид воды, недостаточно обоснованный наукой.

«Это дороже, чем обычная вода, и я не думаю, что есть достаточно доказательств, чтобы доказать, что это полезно», — соглашается Риццо.

Привет! Вы похожи на человека, который любит бесплатные тренировки, скидки на культовые велнес-бренды и эксклюзивный контент Well + Good. Зарегистрируйтесь в Well +, нашем онлайн-сообществе посвященных здоровью людей, и мгновенно получите свои награды.

Наши редакторы самостоятельно выбирают эти продукты.Совершение покупки по нашим ссылкам может приносить Well + Good комиссию.

Что такое вода, насыщенная водородом, и для чего она нужна?

Не каждый кандидат на премию «Оскар» покидал «Оскар» в прошлое воскресенье с золотой статуэткой в ​​руке, но благодаря подарочным пакетам для здоровья, предоставленным престижным маркетинговым агентством Лос-Анджелеса, ни один из номинантов не пошел домой из-за жажды. Внутри: товары и ваучеры на сумму более 200 000 долларов, включая билеты на 12-дневный круиз, вейп-ручку из 25-каратного золота, две упаковки печенья Milano и бутылку воды Hfactor, насыщенной водородом.

Бутылки

HFactor, а точнее пакеты, а-ля Capri Sun, недешевы. По цене 36,99 доллара за 20 унций они представляют собой вейп-ручки для бутилированной воды из 25-каратного золота. Но, согласно HFactor и небольшой группе других компаний, производящих воду с водородом, высокие цены оправдываются (необоснованными) заявлениями о здоровье: с помощью дополнительного водорода вода с водородом «может» увеличить энергию и ускорить восстановление после упражнений. и уменьшить воспаление. Так должны ли знаменитости — и простые смертные, надеющиеся почувствовать себя таковыми, — пить водородную воду?

Вода по определению уже содержит водород.Но HFactor и другие бренды, такие как Dr. Perricone Hydrogen Water (четыре банки за 11,99 доллара), говорят, что двух атомов в h30 недостаточно. «[Когда] два атома водорода в h3O связаны с кислородом, они недоступны для каких-либо других взаимодействий», — поясняют маркетинговые материалы HFactor.

HFactor добавляет больше водорода в воду посредством электролиза или разделения воды для разделения водорода и кислорода, добавляя расщепленный водород обратно в h30. В случае HFactor результат составляет от одной до двух дополнительных частей на миллион.Вы можете сделать свою собственную водородную воду дома с помощью генератора водородной воды Lourdes, но это стоит 1150 долларов. Вы также можете купить растворимый водород в таблетках, чтобы добавить его в стакан воды: бренд Ultra h3 продает бутылку с 60 таблетками за 55 долларов. Водород не имеет вкуса и запаха, поэтому вы не заметите разницы — хотя HFactor также доступен с такими вкусами, как красный апельсин и медвяная роса (пакетики по 11 унций стоят 29,99 доллара).

HFactor, Dr. Perricone Hydrogen Water и другие заявляют о некоторой комбинации преимуществ, связанных с повышением энергии и уменьшением воспалений. Они также указывают на водород как на антиоксидант, способный предотвращать заболевания, но мало доказательств, подтверждающих идею о том, что антиоксиданты действительно могут защищать от болезней.

В подтверждение своих слов эти компании указывают на несколько исследований на животных и одно исследование с участием 31 человека, проведенное в Японии. Там участники сообщили о «меньшем беспокойстве и общем улучшении качества жизни», когда им давали воду, насыщенную водородом. Эксперты говорят, что этого недостаточно, чтобы делать выводы, и пока пренебрегают исследованиями.(Даже в японском исследовании анализ крови не показал различий между пьющими обычную воду и теми, кто пьет водород). Мортон Тавел, заслуженный клинический профессор медицины в Медицинской школе Университета Индианы, прямо заявил Vice в прошлом году: «Заявления о пользе водородной воды для здоровья основаны на неприемлемых научных данных о людях».

Вода в бутылках, вода в коробках, кокосовая вода, щелочная вода, сельтерская вода, крепкая сельтерская вода, жидкая смерть: было слишком много тенденций в области воды, чтобы упоминать, и, безусловно, они будут еще больше. Мета-тенденция — это просто всплеск бутилированной воды в целом, продажи которой в США с 1999 года удвоились. Водородная вода, по сравнению с существующими модными тенденциями, все еще является маргинальным движением. Он недоступен для большинства людей из-за его огромных цен и ограниченного распространения — по-прежнему это подарочные пакеты знаменитостей, а не полки винных погребов.

В то время как такие примеры, как Liquid Death, ломают голову, продолжающаяся одержимость человека водой и парадом водных тенденций имеют прекрасный биологический и исторический смысл.Нам часто напоминают, что наши тела в основном состоят из воды — около 60 процентов — но не из воды, насыщенной водородом. Пить больше воды, как правило, полезно — хотя даже количество воды, которое нас поощряют потреблять, иногда путают или завышают, — и мы всегда ищем новые забавные способы сделать это. Пока наши знаменитые боги здоровья потягивают Smart Water и HFactor на своей церемонии награждения, 30-й ежегодный «Оскар воды» — Международная дегустация воды в Беркли-Спрингс — скоро начнется в Западной Вирджинии. Как и с 1990 года, на этом мероприятии будут представлены лучшие в мире бренды водопроводной воды и бутилированной воды (не допускаются Evian или Poland Spring).

Наши отношения с водой также сильно усложняются из-за того, что она потенциально опасна для болезней. Согласно Scientific American , два миллиарда человек на Земле все еще не имеют доступа к безопасной и надежной питьевой воде. Согласно данным переписи населения США, 1,6 миллиона американцев не имеют доступа к воде дома, а отсутствие воды — или чистой воды — непропорционально сказывается на цветных сообществах, с печально известными примерами, такими как кризис во Флинте, штат Мичиган.

В результате этой истории люди потратили тысячи лет на разработку строгих практик и ритуалов, связанных с питьевой водой. Методы обработки воды, вероятно, восходят к 2000 году до нашей эры; для египтян самой горячей тенденцией в отношении воды было использование химических квасцов для коагуляции, для Гиппократа это было новое сито для очистки прохладной воды.

Совсем недавно тенденции в области водных ресурсов замкнулись, то есть отступили. В то время как CDC называет хлорирование и очистку воды в общественных местах одним из величайших достижений общественного здравоохранения в 20-м веке, некоторые либертарианцы являются сторонниками «сырой воды» — тенденции, которая скептически относится к очистке воды и стремится к нефильтрованной воде, которая часто бывает опасной.

Лучше пить очищенную воду, даже с небольшим количеством лишнего водорода. Но хороший фильтр для воды стоит 36,99 доллара за 20 унций и не имеет подтвержденной пользы для здоровья. И если у вас есть остатки денег в этом бюджете на водоснабжение, учтите, что благотворительные организации, такие как «Спасите детей», принимают пожертвования детям, пострадавшим от воздействия свинца во Флинте.

Подпишитесь на Подпишитесь на рассылку новостей Eater

Самые свежие новости из мира еды каждый день

.