Чувате задоволителен писък и виждате шипене, което се издига до върха на бутилка, когато отворите газирана напитка. Мехурчетата, създаващи този ефект, са молекули от въглероден диоксид, разтворен във вода. Може да е трудно да си представим, но CO2 е разтворим във вода, тъй като водата заобикаля молекулите на въглеродния диоксид и действа като клетка около тях.
Молекулна такса
Една от причините, поради които газ като въглероден диоксид се разтваря във вода, е неговият заряд. CO2 се състои от един въглероден атом и два кислородни атома. Атомите споделят електрони, но не ги споделят равномерно - кислородните краища на молекулата на CO2 имат лек отрицателен заряд. Водните молекули се привличат към тези полярни области, позволявайки на CO2 да се разтвори във вода.
Процесът на разтваряне
Молекулите на въглеродния диоксид първо трябва да преминат въздушната и водната бариера, за да се разтворят във вода. След като CO2 прекоси повърхността на водата, молекулите придобиват обвивка от водни молекули и се прехвърлят от въглероден диоксид газ или CO2 (g) към въглероден диоксид във воден разтвор или CO2 (aq). Този процес е много бавен.
Равновесие
Не всички молекули CO2 остават разтворени във вода - част от тях реагират с вода, образувайки въглеродна киселина или H2CO3. Тази реакция също е много бавна. Установява се равновесие между CO2, H2O и H2CO3. Въглеродната киселина е слаба и може да се дисоциира до бикарбонат или карбонат; от тези реакции се получава водород, който придава на газираната вода леко киселинно рН.
Процес на карбонизиране
Когато отворите бутилка сода или газирана вода, забелязвате, че се образуват малки мехурчета и се издигат до върха на течността. Когато фабриките произвеждат газирани напитки, те добавят CO2 във вода с високо налягане, за да накарат повече от газа CO2 да се разтвори, отколкото би било естествено. Въглеродният диоксид обикновено се добавя към студената вода, тъй като разтворимостта му във вода намалява с повишаване на температурата. Може да забележите, че содата става „плоска“ или губи своята карбонизация. Тъй като привличането между вода и въглероден диоксид не е толкова силно, колкото между водата и захарта, например, молекулите CO2 се освобождават от разтвора.