Diet Coke és Mentos: Mi történik valójában?

Mostanra arra számítok, hogy láttál egy videót arról, hogy valaki egy Mentos cukorkát tesz egy nyitott üveg Diet Coke-ba. Szinte azonnal habot lövell ki az üvegből és a levegőbe. Bár érdekes a „Mentos szökőkút” nézése, lényegesen érdekesebb a folyamatot megvizsgálni, hogy kiderüljön, pontosan mi történik, ha a Mentos és a Diet Coke keveredik.

Ezt szem előtt tartva végezzünk el egy kísérletet. Meg kell csinálni a szabadban, miközben régi ruhákat visel, mivel hihetetlenül rendetlen. A kísérlet végrehajtásához a következőkre lesz szüksége:

Védőszemüveg (a boltban kapható)
Néhány tekercs Mentos mentás cukorka (Legalább 35 darab cukorka szükséges.)
Egy csomag egy másik márka cukorkát
Só
Négy 2 literes üveg Diet Coke
Egy 2 literes üveg rendes koksz
Egy 2 literes üveg bármilyen más diétás szóda
Egy 2 literes üveg a fenti szóda szokásos változatából

A kísérlet elvégzése előtt győződjön meg arról, hogy az egyik Diet Coke palack néhány órája hűtőszekrényben ül, hogy hideg legyen. Győződjön meg arról, hogy a többi szódásüveg szobahőmérsékletű.

Az első dolog, amit tenni akar, az az, hogy megszerezzen egy „alapvonalat”, amely alapján meg fogja ítélni az összes kísérletét. Tegye ezt úgy, hogy szobahőmérsékletű Diet Coke palackot állít be az udvar tiszta részébe. Vegye le a fedelet, és tegye félre. Nyissa ki az egyik Mentos tekercset, és tegyen hét cukorkát a kezébe. Ha lehetséges, tartsa az édességeket egymásra rakva, mintha még mindig abban a tekercsben lennének, amelyben jöttek. Ha ezt nem tudja elérni, akkor tartsa úgy, hogy lehetővé tegye az édességek nagyon gyors palackba dobását. Gyorsan dobja be az összes cukorkát az üvegbe, és távolodjon el, figyelve az üveget. Becsülje meg, milyen magasra emelkedik a Diet Coke kút.

Miután a kút elapadt, kóstolja meg az üvegben maradt Diet Coke-t. Fontos megjegyezni, hogy Általános szabály, hogy soha nem szabad megkóstolni egy kísérlet eredményét. Nem számít, mennyire ártatlanok az összetevők, keverésük ismeretlen, veszélyes hatásokat okozhat. Így csak akkor kell megkóstolnia egy kísérlet eredményét, amikor valaki, aki sokat tud a kémiáról, megmondja!

Minden alkalommal ugyanannyi Mentos cukorkát használva ismételje meg a kísérletet a hűtött Diet Coke-val, a szokásos Coke-val, a másik diétás szódával és ugyanazon szóda szokásos változatával. Nem kell megkóstolnia az egyes próbák eredményeit, hacsak nem akarja. Mindegyik esetben próbálja meg felmérni, hogy a szökőkút milyen magasra emelkedik az elsőhöz képest.

Miután végzett mindezen kísérletekkel, ismételje meg a kísérletet a Diet Coke egyik palackjával és a másik mentával. Próbáljon nagyjából ugyanolyan mennyiségű mentát használni, mint amennyit a Mentos-szal végzett kísérlet során használt. Végül ismételje meg a kísérletet menta helyett sóval. Ne aggódjon túl sokat a só mennyisége miatt; csak egy marékot használjon.

Most, hogy minden hubbubnak vége, itt az ideje, hogy értelmes legyen az Ön által tett megfigyelésekből. Remélhetőleg azt tapasztaltuk, hogy a Mentos és a szobahőmérsékletű Diet Coke kombinációja magasra emelkedő szökőkutat eredményezett. Míg a többi kísérlet többsége valamiféle szökőkutat hozott létre, néhány korántsem volt lenyűgöző. Mi magyarázza a kísérletben látott összes adatot?

Először meg kell értenie valamit a szódapop egyik fontos összetevőjéről: a szén-dioxidról (CO2). Szobahőmérsékleten a szén-dioxid gáz. Sok gázhoz hasonlóan azonban vízben is feloldható. Amikor szén-dioxid-gázt old fel egy italban, megsavanyítja az italt, és olyan „gubancot” ad neki, amely egyébként nem lenne. Erre gondolunk, amikor az olyan italokat, mint a Diet Coke, szénsavas italoknak nevezzük. Egyszerűen olyan italok, amelyekben szén-dioxid oldódott. Ha egy szénsavas ital elveszíti szén-dioxidjának nagy részét, akkor azt mondjuk, hogy "lapos" lett. Emlékszel, milyen volt a Diet Coke íze a szökőkút után? Valószínűleg volt benne egy kis menta, de a fő dolog, amit észre kellett volna vennie, hogy lapos. Mit mond ez neked? Azt mondja, hogy a diétás kokszban oldott szén-dioxid már nem volt ott.

Amikor egy vegyész olyan buborékokat lát, mint amelyeket a kísérlet során látott, megérti, hogy gáz készül. Ebben az esetben a gáz szén-dioxid. A „szökőkút” azért jön létre, mert szén-dioxid távozik az oldatból, és így gáz képződik. Amikor a gáz gyorsan képződik, nyomás keletkezik, és a gáz rohanás közben jön ki, miközben folyadékot nyom magával. Tehát a diétás koksz íze lapos volt, mert sok szén-dioxidja elhagyta az oldatot, így a szökőkút.

Miért hagyta el a szén-dioxid a Diet Coke-t? A Mentos cukorkák (legalább a menta fajta) felülete tele van apró gödrökkel. Ez megzavarja a szénsavas ital vízmolekuláinak hálózatát, és kényszeríti néhányukat egymástól elkülöníteni. Amikor ez megtörténik, a szén-dioxid-molekulák kevésbé hajlamosak oldatban maradni, mert őket már nem veszi körül annyi víz. A Mentos cukorkák felületén lévő apró gödröket „magképződési helyeknek” nevezik, mivel ezek olyan helyek, ahol buborékok képződhetnek, amikor a szén-dioxid elhagyja az oldatot.

Észrevette, hogy a szökőkút közel sem volt olyan drámai a hideg diétás kokszban, mint a szobahőmérsékletű diétás kokszban? Ez azért van, mert a hőmérséklet befolyásolja, hogy a víz mennyire képes feloldani egy gázt. Minél melegebb a hőmérséklet, annál kevésbé hatékony a víz a szén-dioxid oldásában. Így a melegebb Diet Coke és a Mentos kombinációja segített még több szén-dioxidot kiszorítani a Diet Coke-ból, ami jobb szökőkutat eredményezett.

Most érdekes módon rengeteg különféle szilárd anyag van, amelyeknek a felületén gödrök vannak. A sókristályok felületén gödrök vannak, mint a legtöbb menta cukorkában. Kísérleted során azonban a só és a többi menta cukorka valószínűleg nem hozott akkora szökőkutat. Végül az Ön által használt szokásos (nem diétás) üdítők nem hoztak olyan lenyűgöző szökőkutat, mint a diétás üdítők. Végül a Mentos és a diétás szóda kombinációja jelentette a legjobb szökőkutat. Miert van az?

A Mentos cukorkák sok gumiarábikumot tartalmaznak, ezt a fajta vegyszert nevezzük „felületaktív anyagnak”. Csökkenti a felületi feszültség mennyiségét a vízben. Ez még könnyebbé teszi a szén-dioxid távozását. Ezenkívül a diétás szódában lévő aszpartám fokozza az arab gumi munkáját. Ennek eredményeként ez a két speciális összetevő együttesen teszi látványossá a szökőkutat.

Bár jól érezted magad, és remélhetőleg tanultál valamit a szódavízről és az édességről a kísérlet eredményeként, van egy fontosabb dolog, amit szeretnék, ha tanulnál mindebből. Az Ön által elvégzett kísérlet szemlélteti, hogy a vegyész hogyan próbálja meg meghatározni, hogy mi történik egy általa megfigyelt folyamatban. Figyelje meg, hogyan hajtottam végre a kísérletet. Az első próbát „alapként” vagy „standardként” végezte. Ezt hívjuk a kísérlet kontrolljának. Ez a folyamat „normális” módja. Ezután egyszerre egy változót módosított, hogy többet megtudjon a folyamatról. Először a szobahőmérsékletű Diet Coke-t helyettesítette a hűtő Diet Coke-val. Így csak a szóda hőmérsékletét változtatta meg - semmi mást. Ez elmondta, hogy a hőmérséklet milyen hatást gyakorolt a folyamatra. Ezután visszatért a szobahőmérsékletre, de aztán megváltoztatta a szóda fajtáját. A kontrollhoz képest ismét csak egy dolog változott: a szóda típusa. Amikor ezzel végzett, visszatért a szobahőmérsékletű diétás kokszba, majd megváltoztatta, mit csepegtetett bele.

Minden kísérlet tehát csak egy változást jelentett a kísérlet kontrolljától. Megváltoztatta a hőmérsékletet, a szódát vagy a szódába esett mennyiséget, de ezek közül egyszerre csak egyet változtatott meg. Ez a legjobb megközelítés a kémiai kísérletek elvégzéséhez. Ha egyszerre csak egy változót tud megváltoztatni, akkor a legnagyobb eséllyel megtanulhatja, hogy mi a fontos a megfigyelt folyamatban. Ne feledje, hogy amikor a kémia több csodáját vizsgálja!