Досега очаквам да сте виждали видеоклип на някой, който слага бонбони Mentos в отворена бутилка диетична кока-кола. Почти веднага струя пяна излиза от бутилката и се издига във въздуха. Докато гледането на „фонтана на Mentos“ е интересно, значително по-интересно е да разследвате процеса, за да разберете какво точно се случва, когато Mentos и Diet Coke се смесят заедно.

наистина

Имайки това предвид, нека направим експеримент. Ще трябва да го правите на открито, докато носите стари дрехи, тъй като е невероятно разхвърлян. За да извършите експеримента, ще ви трябва:

  • Предпазни очила (налични в магазин за хардуер)
  • Няколко рула ментови бонбони Ментос (Необходими са ви поне 35 отделни парчета бонбони.)
  • Една опаковка от друга марка ментови бонбони
  • Сол
  • Четири 2-литрови бутилки диетична кока-кола
  • Една 2-литрова бутилка обикновена кока-кола
  • Една 2-литрова бутилка от всякакъв друг вид диетична сода
  • Една 2-литрова бутилка с обикновена версия на содата по-горе

Преди да направите експеримента, уверете се, че една от бутилките с диетична кока е стояла в хладилник от няколко часа, така че да е студена. Уверете се, че останалите бутилки сода са със стайна температура.

Първото нещо, което искате да направите, е да получите „базова линия“, по която ще прецените всичките си изпитания. Направете това, като поставите бутилка с диетична кока при стайна температура в чиста част от двора си. Свалете капака и го оставете настрана. Отворете една от ролките на Mentos и сложете седем бонбона в ръката си. Ако е възможно, дръжте бонбоните подредени един върху друг, сякаш все още са в ролката, в която са дошли. Ако не можете да постигнете това, дръжте ги по начин, който ще ви позволи да пуснете бонбоните в бутилката много бързо. Бързо пуснете всички бонбони в бутилката и се отдалечете, като държите окото си върху бутилката. Оценете колко високо се издига фонтанът на Diet Coke.

След като фонтанът заглъхне, опитайте диетичната кока-кола, която е останала в бутилката. Важно е да се отбележи, че като общо правило никога не трябва да опитвате резултатите от експеримент. Колкото и да са невинни съставките, смесването им може да доведе до неизвестни, опасни ефекти. По този начин единственият път, когато трябва да опитате резултатите от експеримент, е когато някой, който знае много химия, ви каже да го направите!

Използвайки същия брой бонбони Mentos всеки път, повторете експеримента с охладената диетична кока-кола, обикновената кока-кола, другата диетична сода и обикновената версия на същата тази сода. Не е необходимо да опитвате резултатите от всяко изпитание, освен ако не искате. Във всеки случай се опитайте да прецените колко високо се издига фонтанът в сравнение с първия, който сте видели.

След като приключите с всички тези опити, повторете експеримента с една от бутилките диетична кока-кола и другия вид мента. Опитайте се да използвате приблизително същото количество от тези монетни дворове, както сте използвали в експеримента с Mentos. И накрая, повторете експеримента, като използвате сол, а не мента. Не се притеснявайте твърде много за количеството сол; просто използвайте шепа.

Сега, когато цялата шумотевица свърши, време е да разберете от направените наблюдения. Надяваме се, че сте установили, че комбинацията от Ментос и диетична кока-кола със стайна температура е довела до високо издигащ се фонтан. Докато повечето други изпитания произвеждаха някакъв фонтан, някои далеч не бяха впечатляващи. Какво обяснява всички данни, които сте видели в експеримента?

Първо трябва да разберете нещо за една от важните съставки на сода: въглероден диоксид (CO2). При стайна температура въглеродният диоксид е газ. Въпреки това, подобно на много газове, той може да се разтвори във вода. Когато разтваряте газ от въглероден диоксид в напитка, той подкислява напитката, придавайки й „танг“, който в противен случай не би имал. Това имаме предвид, когато наричаме напитки като диетична кока-кола „газирани напитки“. Те са просто напитки, в които въглеродният диоксид е разтворен. Ако газираната напитка загуби по-голямата част от своя въглероден диоксид, ние казваме, че тя е станала „плоска“. Помните ли какъв е вкусът на диетичната кока-кола след възникването на фонтана? Вероятно имаше намек за мента, но основното, което трябваше да забележите, е, че е плосък. Какво ви казва това? Той ви казва, че въглеродният диоксид, който е бил разтворен в диетичната кока-кола, вече не е бил там.

Когато химик види мехурчета като тези, които сте видели в експеримента, тя разбира, че се прави газ. В този случай газът е въглероден диоксид. "Фонтанът" се образува, тъй като въглеродният диоксид напуска разтвора, образувайки газ. Когато газът се образува бързо, налягането се натрупва и газта излиза бързо, изтласквайки малко течност заедно с него. Така че диетичната кока-кола имаше вкус, защото много от нейния въглероден диоксид беше оставил разтвора, правейки фонтана.

Защо въглеродният диоксид напусна диетичната кока-кола? Повърхността на бонбоните Mentos (поне ментовият вид) е пълна с малки костилки. Това нарушава мрежата от водни молекули в газирана напитка, принуждавайки някои от тях да се отделят една от друга. Когато това се случи, молекулите на въглеродния диоксид са по-малко склонни да останат в разтвор, тъй като вече не са заобиколени от толкова много вода. Малките костилки на повърхността на бонбоните Mentos се наричат ​​„места за нуклеация“, тъй като те са места, където могат да се образуват мехурчета, когато въглеродният диоксид напуска разтвора.

Забелязахте ли, че фонтанът не беше толкова драматичен в студената диетична кока кола, колкото в диетичната кока при стайна температура? Това е така, защото температурата влияе върху това колко добре водата може да разтвори газ. Колкото по-топла е температурата, толкова по-малко ефективна е водата при разтваряне на въглеродния диоксид. По този начин комбинацията от по-топла диетична кока и ментос помогна да се изтласка още повече въглероден диоксид от диетичната кока, което доведе до по-добър фонтан.

Доста интересно е, че има много различни твърди вещества, които имат ями на повърхностите си. Солените кристали имат костилки по повърхностите си, както и повечето ментови бонбони. В експеримента ви обаче солта и другите ментови бонбони вероятно не са създали толкова голям фонтан. И накрая, редовните (не диетични) газирани напитки, които сте използвали, не произвеждат толкова впечатляващ фонтан като диетичните газирани напитки. В крайна сметка комбинацията от Ментос и сода за хранене вероятно е направила най-добрия фонтан. Защо така?

Бонбоните Mentos имат много гума арабика, която е вид химикал, който наричаме „повърхностноактивно вещество“. Той има тенденция да намалява количеството повърхностно напрежение във водата. Това прави още по-лесно излизането на въглеродния диоксид. В допълнение, аспартамът в диетичната сода подобрява работата на гумиарабика. В резултат на това тези две специфични съставки работят заедно, за да направят фонтана грандиозен.

Въпреки че се забавлявахте и се надявахте да научите нещо за газираните напитки и бонбоните в резултат на този експеримент, има по-важно нещо, което искам да научите от всичко това. Експериментът, който сте направили, илюстрира начина, по който химикът прави опити, за да определи какво се случва в процес, който той наблюдава. Забележете как ви накарах да направите експеримента. Направихте първото изпитание като „изходно ниво“ или „стандарт“. Ние наричаме това контрол на експеримента. Това е „нормалният“ начин на работа на процеса. След това променихте по една променлива, за да научите повече за процеса. Първо, заменихте диетичната кока при стайна температура с охладена диетична кока. По този начин променихте само температурата на содата - нищо друго. Това ви каза ефекта на температурата върху процеса. След това се върнахте към стайна температура, но след това променихте сода. За пореден път, в сравнение с контрола, се промени само едно: вид сода. Когато приключихте с това, върнахте се към диетичната кока при стайна температура и след това променихте това, което пускате в нея.

Тогава всяко изпитване представлява само една промяна от контрола на експеримента. Променихте или температура, или сода, или това, което е изпуснато в содата, но не сте променили повече от едно от тези неща наведнъж. Това е най-добрият подход за извършване на експерименти с химия. Ако можете да промените само една променлива наведнъж, имате най-голям шанс да научите какво е важно в процеса, който наблюдавате. Не забравяйте, че докато изследвате повече от чудесата на химията!