Ako ste ikad probali napraviti ovaj eksperiment, možda ste se zapitali koja to točno reakcija stoji u pozadini nagle pjenušave erupcije Mentosa i Coca Cole? U nastavku članka pronađite objašnjenje. 😊

Tlakovi i energije

Ono što je bitno za reći na početku je da sva gazirana pića, bilo da su punjena u limenku ili staklenu/plastičnu bocu, sadrže određenu količinu upuhanog ugljikovog dioksida (CO₂). U nekim slučajevima se ugljikov dioksid prirodno nalazi u otopini, kao npr. u prirodnoj mineralnoj vodi.

S obzirom na to da je ugljikov dioksid plin, u svakoj otopini će imati određenu topljivost, koja neće biti beskonačna. To znači da će ugljikov dioksid pokušavati ispariti iz te otopine, a brže će isparavati što mu je topljivost manja. U gazirana se pića također uvijek dodaje više ugljikovog dioksida nego što bi se njega ikad u normali otopilo. Zato će imati jaku tendenciju da ispari. Za gazirana pića bitno da se ugljikov dioksid u njih upuhuje i u njima drži pod stalnim tlakom, odnosno pritiskom, tako da ne mogu pobjeći vani. To se postiže tako da se takva pića uvijek zatvore čepom koji povisuje tlak na viši od atmosferskog.

Tlak

U principu taj tlak ili pritisak je kao da vi stojite ispod razine mora i želite izroniti, a netko vas iznad površine gura prema dolje. Da biste izronili, trebate imati određenu energiju koja će vam dopustiti da budete jači od onog koji vas gura. Ta energija treba odnekud doći.

U tekućini će se molekule ugljikovog dioksida spontano gibati i međusobno reagirati. S vremenom će se spajati i tvoriti mjehuriće koji će posjedovati dovoljno energije da se krenu gibati prema površini. Problem sad predstavlja energetska barijera u obliku površinske napetosti tekućine. To je sila koja drži na okupu molekule tekućine na površini čvrsto vezane jedne uz druge i vezane uz molekule tekućine ispod sebe, jer su iznad njih strane molekule zraka od kojih se trebaju „zaštititi“. Površinsku napetost se može lako primijetiti kad se na površinu vode stavi nešto jako lagano, npr. končić ili spajalica. Ti predmeti nemaju dovoljnu silu da bi probili barijeru i potonuli.

Otvaranje boce

Kad sklonimo čep otvaranjem boce drastično smanjujemo tlak pod kojim su bile molekule ugljikovog dioksida. On trenutno počinje isparavati jer mu energetska prepreka nije više toliko zahtjevna i može razdvojiti molekule vode na površini jedne od drugih. Međutim, iako isparava nekim tempom, još uvijek treba veću energiju za probijanje površinske napetosti tekućine. Isparavanje se ne događa toliko brzo kao kad se boca prije toga protrese.

Što se zapravo tada dogodi? Ako mi bocu protresemo dajemo joj značajnu mehaničku energiju koja se u otopini pretvara u kinetičku, odnosno energiju gibanja. Sve molekule su se sada sposobne brže gibati i međusobno reagirati. To uključuje i molekule ugljikovog dioksida koje sve brže i više tvore mjehuriće dovoljne energije za probijanje površinske napetosti tekućine. Problem je što te molekule plina nemaju gdje pobjeći jer je boca zatvorena i pod tlakom, ali zato potpuno spremne čekaju svoj trenutak. Otvorimo bocu i boom, tekućina se zapjeni i ubrzano izvire.

Foto: Pixabay

Zašto ne izlazi samo plin, nego pjenušava tekućina?

Pa zato što u svom ludom naletu isparavanja molekule ugljikovog dioksida doslovno kupe molekule tekućine i skupa sa sobom ih iznose vani, ostavljajući vaše ruke, noge, čašu i vjerojatno odjeću prljavima. Zaključak bi bio da protresanjem boce ugljikovom dioksidu prenesemo dovoljno energije koja mu je potrebna da probije tekućinski zid na površini i ispari. To se može dogoditi tek kad bocu otvorimo, što je i logično.

Zašto baš Mentos bombon?

Što se tiče fore s Mentos bombonom, ja sam stvarno mislila da postoji neka zabavna reakcija između molekula mentola i recimo fosforne kiseline koja bi oslobodila puno energije i izbacila svu tekućinu vani. Ipak je stvar u tome da su Mentosi jako porozni. Na površini imaju ogroman broj malih rupica u koje se neke molekule mogu uloviti. U popularnim eksperimentima s Mentosom se bocu Coca Cole ne trese, što znači da ne dobija nikakvu kinetičku energiju od vanjskog izvora. Čep je otvoren pa prepreke u obliku tlaka nema, a bombon se ubaci i lagano pada dolje.

On djeluje kao svojevrsni katalizator odnosno ubrzavač stvaranja mjehurića ugljikovog dioksida. U svoje male rupice na površini hvata molekule tog plina, a na njih se hvata još molekula plina, pa još, i tako dalje dok se ne počnu stvarati mjehurići. Proces se počinje događati ubacivanjem Mentosa u tekućinu što znači da on donosi ubrzanje reakciji i pospješuje kreiranje mjehurića. Oni imaju dovoljnu energiju da krenu prema površini i izađu iz tekućine, ali toliko brzo da usput kupe sve pred sobom. Zato se stvara veliki nalet pjene u obliku gejzira.

Meni je odmah palo na pamet pitanje hoće li se proces događati ako stavimo neki drugi bombon unutra jer reakcija očito nije ovisna o samom Mentosu. Nažalost, nisam našla neki poseban odgovor oko toga. Koliko sam ja skužila, bitno je da je bombon jako porozan i da ima veću gustoću od same Coca Cole kako bi mogao tonuti. Sad ovako nemam pojma koji bi to još bombon mogao biti.

Opasnost po zdravlje

Ova reakcija sa sobom povlači i jedan urbani mit, a taj je da ćete umrijeti ako popijete Coca Colu i onda pojedete Mentos bombon. Bitna razlika u ovom slučaju je da se poroznost Mentosa gubi kad ga krenete jesti. Bombon se uslijed reakcija koje kataliziraju enzimi vašeg probavnog sustava počinje razgrađivati. Time gubi svoju poroznost, a to je glavna osnova reakcije između njega i Coca Cole.

Eto ga, završit ću članak s linkom na jedan video stvaranja gejzira, a takvi eksperimenti su i meni uvijek najzabavniji jer su za razliku od onoga čime se ja bavim barem vizualno primjetni. 😁

Prašak za pecivo također oslobađa ugljikov dioksid, a više o njegovom djelovanju pročitajte ovdje. 

 

Izvori:

1. Spurting Science: Erupting Diet Coke with Mentos. (2012) Scientific American.
2. Coffey, T.S. (2008) Diet Coke and Mentos: What is really behind this physical reaction? Research Gate.
3. What causes Diet Coke and Mentos mints to erupt when mixed together? Coca-Cola.