تسمع أزيزًا مُرضيًا وترى أزيزًا يرتفع إلى أعلى الزجاجة عندما تفتح مشروبًا مكربنًا. الفقاعات التي تخلق هذا التأثير هي جزيئات من غاز ثاني أكسيد الكربون مذابة في الماء. قد يكون من الصعب تخيل ذلك ، لكن ثاني أكسيد الكربون قابل للذوبان في الماء ، حيث يحيط الماء بجزيئات ثاني أكسيد الكربون ويعمل كقفص حولها.
شحنة الجزيء
أحد أسباب ذوبان غاز مثل ثاني أكسيد الكربون في الماء هو شحنته. يتكون ثاني أكسيد الكربون من ذرة كربون واحدة وذرتين من الأكسجين. تشترك الذرات في الإلكترونات ، لكنها لا تشترك في تلك الإلكترونات بالتساوي - أطراف الأكسجين لجزيء ثاني أكسيد الكربون لها شحنة سالبة طفيفة. تنجذب جزيئات الماء إلى هذه المناطق القطبية ، مما يسمح بحل ثاني أكسيد الكربون في الماء.
عملية الحل
يجب أن تمر جزيئات ثاني أكسيد الكربون أولاً بحاجز الهواء والماء لتذوب في الماء. بمجرد عبور ثاني أكسيد الكربون سطح الماء ، تكتسب الجزيئات غلافًا من جزيئات الماء وتنتقل من غاز ثاني أكسيد الكربون ، أو CO2 (جم) ، إلى ثاني أكسيد الكربون في محلول مائي ، أو CO2 (aq). هذه العملية بطيئة للغاية.
حالة توازن
لا تبقى جميع جزيئات ثاني أكسيد الكربون مذابة في الماء - يتفاعل جزء منها مع الماء لتكوين حمض الكربونيك ، أو H2CO3. رد الفعل هذا بطيء جدًا أيضًا. يتم إنشاء التوازن بين CO2 و H2O و H2CO3. حمض الكربونيك ضعيف ويمكن أن يتفكك إلى بيكربونات أو كربونات ؛ ينتج الهيدروجين من هذه التفاعلات ، مما يعطي المياه الغازية درجة حموضة حمضية قليلاً.
عملية الكربنة
عندما تفتح زجاجة من الصودا أو الماء الفوار ، تلاحظ تشكل فقاعات صغيرة وترتفع إلى أعلى السائل. عندما تنتج المصانع المشروبات الغازية ، فإنها تضيف ثاني أكسيد الكربون إلى الماء بضغط عالٍ لجعل غاز ثاني أكسيد الكربون يذوب أكثر مما يحدث بشكل طبيعي. يضاف ثاني أكسيد الكربون عادةً إلى الماء البارد لأن قابليته للذوبان في الماء تقل مع ارتفاع درجة الحرارة. قد تلاحظ أن الصودا تصبح "مسطحة" أو تفقد كربوناتها. نظرًا لأن التجاذب بين الماء وثاني أكسيد الكربون ليس قويًا كما هو الحال بين الماء والسكر ، على سبيل المثال ، يتم إطلاق جزيئات ثاني أكسيد الكربون من المحلول.