Gazy rozpuszczone w wodzie - niewidoczny element, który ma znaczenie

Kiedy spoglądamy na sklepowe półki, widzimy szeroki wybór różnych rodzajów wody. Jednym z ich wyróżników jest obecność gazu. Mamy wody niegazowane, lekko gazowane i mocno gazowane, a także wody naturalnie nasycone dwutlenkiem węgla oraz takie, do których CO₂ został dodany w procesie technologicznym. Dwutlenek węgla to nie jedyny gaz, który może występować w wodzie przeznaczonej do picia i wpływać na jej cechy. Woda może również zawierać rozpuszczony tlen lub wodór cząsteczkowy. Ich obecność, stężenie oraz sposób rozpuszczenia mogą mieć wpływ na właściwości fizykochemiczne wody.

Nad tematem gazów rozpuszczonych w wodzie warto się zastanowić i świadomie podejmować decyzje dotyczące tego, na co zwracać uwagę podczas wyboru butelki wody lub urządzenia do jej uzdatniania w domu.

Co to oznacza, że gaz jest rozpuszczony w wodzie?

Woda może zawierać rozpuszczone gazy podobnie jak inne substancje. Ich cząsteczki znajdują się pomiędzy cząsteczkami wody i pozostają w roztworze, dopóki warunki na to pozwalają. Ilość gazu, jaka może się rozpuścić w wodzie, zależy między innymi od temperatury i ciśnienia.

Zgodnie z prawem Henry’ego wyższa temperatura powoduje, że w wodzie pozostaje mniej rozpuszczonego gazu, a wyższe ciśnienie – więcej. Dlatego schłodzony napój gazowany, świeżo odkręcony z butelki, ma więcej bąbelków niż napój w temperaturze pokojowej pozostawiony w otwartym naczyniu. Ma to szczególne znaczenie w przypadku wód gazowanych. W zamkniętej butelce, w której panuje podwyższone ciśnienie, CO₂ może pozostawać rozpuszczony w wodzie. Po otwarciu butelki ciśnienie spada, a gaz zaczyna wydostawać się z roztworu – obserwujemy wtedy charakterystyczne pęcherzyki. Nie wszystkie rozpuszczone gazy są jednak widoczne: woda może zawierać rozpuszczony tlen czy wodór, mimo że nie widzimy żadnych bąbelków.

Dwutlenek węgla - najbardziej znany gaz w wodzie

Dwutlenek węgla, czyli CO₂, jest gazem, z którym najczęściej kojarzymy wodę. Może występować w wodzie naturalnie, na przykład w przypadku niektórych wód mineralnych i źródlanych, albo zostać do niej dodany podczas produkcji wody gazowanej.

Po rozpuszczeniu w wodzie CO₂ uczestniczy w szeregu równowag chemicznych. Część rozpuszczonego dwutlenku węgla pozostaje w postaci CO₂, część może tworzyć kwas węglowy, a następnie uczestniczyć w równowadze z jonami wodorowęglanowymi i węglanowymi. W efekcie obecność CO₂ wpływa między innymi na pH wody. Norma pH dla wody niegazowanej wynosi od 6,5 do 9,5, natomiast dla wody gazowanej jest to 4,5 do 6,0. To właśnie dlatego woda gazowana nie jest po prostu wodą, do której dodano bąbelki. Zmienia się również jej chemiczny charakter.

Obecność dwutlenku węgla wpływa również na nasze odczucia smakowe. Woda gazowana może wydawać się bardziej orzeźwiająca, a charakterystyczne wrażenie na języku wynika nie tylko z obecności pęcherzyków. Rozpuszczony CO₂ wpływa również na receptory sensoryczne i odczucie kwasowości. Dlatego dwie wody o bardzo podobnym składzie mineralnym mogą być odbierane zupełnie inaczej, jeśli różnią się poziomem nasycenia CO₂.

Tlen - gaz, którego nie widać

Tlen jest gazem naturalnie obecnym w wodzie. Ponieważ woda pozostaje w kontakcie z atmosferą, między cieczą a powietrzem zachodzi ciągła wymiana gazowa. Ilość tlenu rozpuszczonego w wodzie zależy m.in. od temperatury, ciśnienia oraz intensywności kontaktu wody z atmosferą. Zawartość tlenu rozpuszczonego określa się najczęściej jako DO (dissolved oxygen).

W środowisku naturalnym jest to parametr kluczowy. Od stężenia tlenu rozpuszczonego zależy możliwość życia organizmów wodnych oraz przebieg wielu procesów biologicznych i chemicznych. W przypadku wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi sytuacja jest jednak inna. Człowiek pobiera potrzebny nam do życia tlen poprzez płuca, a nie układ pokarmowy, dlatego wyższe stężenie tlenu rozpuszczonego w wypijanej wodzie nie przekłada się automatycznie na większe natlenienie organizmu.

Warto jednak skupić się przede wszystkim na samej wodzie. Z punktu widzenia jej właściwości fizykochemicznych tlen jest interesującym parametrem, ponieważ jego stężenie nie jest stałe i może zmieniać się w zależności od warunków, w jakich znajduje się woda.

Wodór cząsteczkowy - co oznacza jego obecność w wodzie?

Wśród gazów, które mogą być obecne w wodzie, szczególne miejsce zajmuje wodór cząsteczkowy, czyli H₂. Wodór jest bardzo lekką i małą cząsteczką. Może rozpuszczać się w wodzie, ale nie pozostaje w niej równie łatwo jak na przykład dwutlenek węgla. W temperaturze 20 °C, pod ciśnieniem atmosferycznym można rozpuścić ok. 1690 mg/l CO2 i tylko 9,1 mg/l O2 i 1,6 mg H2. Wodór molekularyny ma stosunkowo niską rozpuszczalność w wodzie i może łatwo przechodzić z fazy ciekłej do gazowej. Oznacza to, że jego stężenie może zmieniać się wraz z upływem czasu. Woda zaraz po przygotowaniu może więc mieć inne stężenie H₂ niż ta sama woda przechowywana przez dłuższy czas. Znaczenie ma również sposób przechowywania. Rodzaj naczynia, jego szczelność, temperatura oraz przestrzeń znajdująca się nad powierzchnią wody mogą wpływać na tempo utraty rozpuszczonego wodoru.

To właśnie dlatego w przypadku wody wodorowej szczególnie ważny jest pomiar. Sam fakt zastosowania technologii, która umożliwia wprowadzenie H₂ do wody, nie mówi jeszcze, jakie stężenie wodoru rzeczywiście znajduje się w szklance. Można więc spojrzeć na H₂ podobnie jak na inne rozpuszczone gazy - jako na konkretny, mierzalny parametr wody, którego wartość zależy od warunków. Jednocześnie wodór cząsteczkowy jest czymś więcej niż tylko kolejnym parametrem fizykochemicznym. Od lat jest przedmiotem badań nad jego potencjalnym znaczeniem biologicznym. I właśnie tutaj zaczyna się znacznie ciekawsza część historii wodoru - pytanie nie tylko o to, jak zachowuje się H₂ w wodzie, ale również o to, co dzieje się z nim po spożyciu.

Woda to nie tylko to, co widać

Gazy rozpuszczone w wodzie są niewidoczne, ale mogą mieć znaczenie dla jej właściwości fizykochemicznych, smaku, pH i stabilności. To pokazuje, że określenie wody jako „gazowanej” lub „niegazowanej” jest bardzo dużym uproszczeniem. Dwutlenek węgla ilustruje, jak obecność gazu może zmieniać zarówno odczucia sensoryczne, jak i równowagę chemiczną wody. Tlen przypomina, że woda pozostaje w ciągłej wymianie z otaczającym ją środowiskiem. Wodór cząsteczkowy pokazuje natomiast, że również niewielkie ilości rozpuszczonego gazu mogą być konkretnym i mierzalnym parametrem wody.

Liczy się nie tylko to, jaki gaz jest obecny, ale również w jakim stężeniu, w jakich warunkach został rozpuszczony i jak długo pozostaje w wodzie. Bo chociaż gazów rozpuszczonych w wodzie nie widać, są one częścią jej charakteru i jednym z elementów, które sprawiają, że jedna woda może różnić się od drugiej znacznie bardziej, niż sugerowałby sam wzór H₂O.