氫離子比氫氣更小,擴散能力會不會更大?

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氫氣具有極大生物擴散能力是因為氫氣分子體積小，體積小擴散能力強比較容易理解。但是，體積小不是擴散能力的唯一條件，擴散能力強的另外一個因素是氫氣沒有極性，因為水是有極性的分子，在水溶液中沒有極性的氫分子不會與水結合，但有極性的氫離子可以結合許多水分子。

非極性分子容易在細胞之間擴散是因為細胞膜的組成和水的極性，所以容易和有極性的分子相互吸引，表現為這些分子有比較高的水溶解性。各種正負離子都有這樣的特點。許多金屬離子、非金屬離子、酸根離子都往往溶解度比較大，是因為這些離子可以和水相互結合成團。而缺乏極性的氣體如氧氣、氮氣和氫氣在水中的溶解度比較低，就是因為這些物質無法和水相互結合。極性離子如鈉離子周圍可以吸引許多水分子，形成花冠樣結構，這樣導致每個離子在水溶液中都有大量水分子伴隨，形成體積比離子大許多的水分子團簇。擴散能力和顆粒大小有關係，結合大量水分子的離子在水溶液中的擴散速度會受到限制，不能隨意跨越脂質雙分子層細胞膜。不過在細胞膜上存在專門運輸這些離子的蛋白通道，這些通道蛋白往往具有協助離子剝離水分子的功能。

沒有極性的氣體分子是獨立存在於水中，沒有周圍水分子的問題，所以這些氣體在水溶液中屬於鼓勵的分子，擴散能力比較強，進入和離開細胞膜也比較容易。氫氣、氧氣、氮氣和二氧化氮都沒有極性，進入和離開細胞膜都是非常容易的。研究表明，這些氣體在人體內擴散能力也都比較強。但在類似條件下，氣體分子大小仍有一定影響，體積越小，擴散能力會越大。氫氣是這些氣體中體積最小的，所以擴散能力最強。

氫離子是氫原子核，主要是質子（《三體》中智子就是質子），本身體積遠小於氫氣，但是氫離子在水中其實根本不會獨立存在，都是和水分子結合在一起。根據上述論述，氫離子進入和立刻細胞必須經過特定轉運蛋白才可以。臨床上常用的一種治療胃潰瘍的藥物，就是一種質子泵阻斷劑。另外，負氫離子是負離子，情況和正氫離子不同。負氫離子可以在固體和氣體情況下穩定存在，但在水溶液中存在的正氫離子和負氫離子會發生相互結合形成氫氣，所以理論上負氫離子不能在水溶液中穩定存在。有少數學者認為負氫離子可以按照等離子的狀態存在。但是這樣的看法需要有研究證據。退一步說，假如負氫離子能在水溶液中持續存在，這種離子仍然會受離子難以進入細胞膜的限制，存在被人體吸收路徑的問題。

不過擴散能力只是氫氣的一種特性，是產生作用的影響因素，也會給使用帶來不利影響，例如氫氣容易從包裝材料洩露，氫氣非常容易從身體內經過呼吸和皮膚等渠道釋放出去，導致氫氣在身體的內有效劑量時間比較短。