在科學文獻中，於海平面的壓力(760 torr，101.325kPa，1.01325brr或14.69595psi) 或一個大氣壓裏，氫氣的飽和濃度是1.6mg/L(1.6ppm或0.8mM)。以下是對各種氣體在水中的溶解度的解釋。
溶解在水中的氣體量主要是壓力和溫度的函數。根據亨利定律，水中任何氣體的濃度都與該氣體在水面的分壓成正比。這意味著如果該氣體的壓力增加，該氣體溶解在水中的份量則也會增加。這是碳酸飲料生產的原理，增加二氧化碳的壓力，從而導致更多的氣體溶解在飲料中。
氣體在水中的溶解度還取決於氣體的固有化學/物理性質，例如極化率，尺寸，疏水性等。因此，每種氣體具有不同的溶解度常數。這些溶解度氣體常數稱為“亨利常數”(KH)，是在特定壓力和溫度下通過實驗確定的。使用亨利定律便可以很容易地計算出任何氣體的濃度：C = P / KH
其中C代表溶解氣體的濃度(mol/L)，KH是特定氣體的恆定特性(Latm/mol)，P代表溶液上方特定氣體的分壓(atm)。圖表1顯示了以亨利定律計算在標準環境溫度和壓力下水中各種大氣氣體的濃度。
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大氣氣體 |
大氣中的氣體成分(%) |
KH (於25°C) |
通常在水中的濃度 |
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(mmol/L) |
(mg/L) |
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氮 (N2) |
78.08 |
1639.34 |
0.48 |
13.34 |
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氧氣(O2) |
20.95 |
769.23 |
0.27 |
8.71 |
|
*二氧化碳(CO2) |
3.97×10-2 |
29.41 |
1.35×10-9 |
5.94×10-8 |
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氖(Ne) |
1.82 x 10-3 |
2222.22 |
8.18×10-3 |
0.17 |
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氦氣 |
5.24×10-4 |
2702.70 |
1.94×10-6 |
7.76×10-6 |
|
氫(H2) |
5.50 x 10-5 |
1282.05 |
4.29×10-7 |
8.65×10-7 |
在水中的氣體飽和度定義為當溶液上方的氣體壓力等於溶液中的氣體壓力時。因此，飽和度取決於氣體的分壓。
如果將一杯完全沒有任何氣體溶解的純淨水靜置，那麼大氣中的氣體(例如氧氣，氮氣，二氧化碳等)將開始溶解到水中，直到進入水中的氣體量等於離開水面的氣體量。
這原理亦解釋了為什麼汽水的氣體最終會減少。容器打開後，溶解的二氧化碳將立即開始脫離飲料，直到飲料中的CO2壓力等於大氣中的CO2壓力為止。
飽和度通常是指在大氣分壓下獲得的氣體濃度或在目標氣體等於一個大氣壓的濃度。使用一個大氣壓的壓力是因為這是海平面上的正常大氣壓。
另一飽和度的定義是許多科學文章皆使用的方式。這對討論劑量和以百分比表達飽和度或過飽的濃度時很重要。
圖表二顯示在一個大氣壓分壓下某些常見的大氣氣體的溶解氣體濃度
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大氣氣體 |
KH (於25°C) |
通常在水中的濃度a |
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(mmol/L) |
(mg/L) |
||
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氮 (N2) |
1639.34 |
0.61 |
17.10 |
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氧氣(O2) |
769.23 |
1.3 |
41.60 |
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*二氧化碳(CO2) |
29.41 |
34.00 |
1496.43 |
|
氖(Ne) |
2222.22 |
0.45 |
9.10 |
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氦氣 |
2702.70 |
0.37 |
1.50 |
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氫(H2) |
1282.05 |
0.78 |
1.57 |
a所有計算均在1atm的純淨氣體下進行
圖表二中的數值是使用亨利定律計算的。根據亨利定律，氫氣(H2)的濃度是通過將P(1atm) 除以KH以獲取濃度。圖表一顯示氫氣的KH為1282.05，濃度便得到為7.8x10-4 M或0.78mmol/L。通過將摩爾濃度轉換為毫克每升，便是1.57mg/L的H2或約1.6 ppm。
在飽和溶液中的氫分子比在普通水中發現的多出將近200萬倍。
溶液中氫氣的半衰期
就像打開汽水罐一樣，一但將氫水暴露於正常的大氣和壓力下，H2的濃度就會降低，直到與大氣中H2的分壓達到平衡，該分壓為8.67x10-7毫克/升。因為氫氣是宇宙中最小的分子，所以它也能夠穿過塑膠或其他容器。因此，氫氣在所有氣體中的逸出率最高。
H2從水中的溶解和耗散速率主要受溫度，攪拌和表面積直接影響。在500mL的開放容器中，氫水的的半衰期約為2小時。因此，如果在室溫和不受干擾下，初始H2濃度為1.6 mg/L，兩小時後濃度則可能減至約0.8mg/L。不過耗散率並非完全線性。
