Dlaczego cola i Mentosy powodują fontannę?

Dlaczego cola i Mentosy powodują fontannę?

Połączenie coli i mentosów, daje naprawdę wybuchowy rezultat. Po wrzuceniu cukierka do butelki powstaje prawdziwa fontanna. Reakcja jest tak intensywna, że butelka napoju może się zmienić w miniaturową rakietę. Pytanie jednak skąd bierze się aż tak silna reakcja?

Napój gazowany jest wypełniony rozpuszczonym w wodzie dwutlenkiem węgla. Gdy napój znajduje się w zamkniętej butelce, gaz jest utrzymywany w roztworze dzięki panującemu w niej ciśnieniu. Po otwarciu butelki część gazu się ulatnia. Dlaczego po odkręceniu zakrętki cały gaz nie ucieknie na raz? Ponieważ większość jest wciąż uwięziona przez napięcie powierzchniowe wody. Nie jest ono dostatecznie silne, aby zapobiec całkowitej ucieczce gazu, jednak wystarczające, aby ją spowolnić. To, dlatego piwo pozostawione na stole na 10 minut smakuje dobrze, ale po kilku godzinach jest już niemal całkowicie wygazowane. Aby spowodować powstanie fontanny, musimy w jakiś sposób przyspieszyć ucieczkę gazu. Mentos pomaga w tym na kilka sposobów.

Porowata powierzchnia Mentosów

Zacznijmy od struktury. Chociaż cukierki w dotyku wydają się gładkie, w dużym powiększeniu powierzchnia Mentosów jest bardzo porowata. Pory te zakłócają przyciąganie polarne między cząsteczkami wody, tworząc tysiące miejsc zarodkowania (nukleacji) bąbelków dwutlenku węgla. Siła wyporu bąbelków powoduje, że opuszczają miejsce zarodkowania i unoszą się na powierzchnię. Używając prostszego języka, porowata powierzchnia umożliwia szybkie formowanie się pęcherzyków dwutlenku węgla. Po ich wytworzeniu bąbelki wypływają na powierzchnię, a w opuszczonym przez nie miejscu tworzą się natychmiast nowe. Powtarzający się błyskawicznie proces prowadzi do powstania widowiskowego gejzeru.

Napięcie powierzchniowe

Porowata powierzchnia to nie wszystko. Przecież moglibyśmy wrzucić do coli zmatowiony kawałek plastiku, a nie uzyskamy fontanny. Musi się w tym kryć coś jeszcze. I kryje. Drugim powodem są składniki Mentosów: guma arabska i żelatyna. Ich połączenie z benzoesanem potasu, cukrem lub aspartamem, będącymi składnikami napojów gazowanych również wspomaga proces formowanie się bąbelków. Składniki te obniżają napięcie powierzchniowe płynu, umożliwiając jeszcze szybszy wzrost pęcherzyków na porowatej powierzchni Mentosa. Mało tego, uwalniane z Mentosa substancje powodują, że jego powierzchnia robi się jeszcze bardziej porowata, co tworzy więcej miejsc zarodkowania bąbelków.

Obniżające napięcie powierzchniowe związki takie jak guma arabska, nazywane są „środkami powierzchniowo czynnymi”. Napoje dietetyczne wywołują silniejszą reakcję niż napoje słodzone, ponieważ aspartam obniża napięcie powierzchniowe lepiej niż cukier lub syrop kukurydziany. To właśnie z tego powodu linie lotnicze unikają serwowania na pokładzie dietetycznych napojów gazowanych. Jeśli jednak chcecie użyć napoju słodzonego, efekt można zwiększyć, dodając jakiś środek powierzchniowo czynny do napoju (na przykład płyn do zmywania naczyń).

Kolejnym czynnikiem wpływającym na wielkość gejzeru jest to, jak szybko cukierek opada. Im szybciej tonie, tym szybciej może nastąpić reakcja, a szybsza reakcja tworzy większy gejzer. Wielkość wytworzonej przez nas fontanny zależy od ilości gazu uwalnianego z napoju jednocześnie. Wolne opadanie uwolni taką samą ilość gazu, jednak z powodu rozłożenia w czasie fontanna nie będzie widowiskowa. To kolejny powód, dla którego Mentos sprawdza się tak dobrze. Cukierki są ciężkie, więc toną szybciej. Jeśli pokruszycie Mentosa i wrzucicie do butelki jego małe kawałki, reakcja nie będzie dramatyczna.

Ostatni czynnikiem, który ma wpływ na wielkość gejzeru, jest temperatura napoju. Napój o temperaturze pokojowej spowoduje większą fontannę w porównaniu do takiego z lodówki. Dwutlenek węgla rozpuszcza się lepiej w cieczach o niższej temperaturze. W wyższych napoje gazowane tracą swoje właściwości musujące, ponieważ utrata dwutlenku węgla w płynach zwiększa się wraz ze wzrostem temperatury.

Źródła:

https://sciencing.com/info-8793154-carbonation-affected-temperature.html

https://www.scientificamerican.com/article/bring-science-home-coke-mentos/

https://www.acs.org/content/acs/en/education/whatischemistry/adventures-in-chemistry/experiments/mentos-diet-coke.html

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *