Escuchas un chisporroteo satisfactorio y ves que la efervescencia sube hasta la parte superior de una botella cuando abres una bebida carbonatada. Las burbujas que crean ese efecto son moléculas de dióxido de carbono disueltas en agua. Puede ser difícil de imaginar, pero el CO2 es soluble en agua, ya que el agua rodea las moléculas de dióxido de carbono y actúa como una jaula a su alrededor.
Carga de la molécula
Una razón por la que un gas como el dióxido de carbono se disuelve en agua es su carga. El CO2 está formado por un átomo de carbono y dos átomos de oxígeno. Los átomos comparten electrones, pero no comparten esos electrones de manera uniforme: los extremos de oxígeno de una molécula de CO2 tienen una ligera carga negativa. Las moléculas de agua son atraídas a estas áreas polares, lo que permite que el CO2 se disuelva en el agua.
El proceso de disolución
Las moléculas de dióxido de carbono primero deben atravesar la barrera del aire y el agua para disolverse en el agua. Una vez que el CO2 cruza la superficie del agua, las moléculas adquieren una capa de moléculas de agua y se transfieren del gas de dióxido de carbono, o CO2 (g), al dióxido de carbono en una solución acuosa, o CO2 (aq). Este proceso es muy lento.
Equilibrio
No todas las moléculas de CO2 permanecen disueltas en agua; una fracción de ellas reacciona con el agua para formar ácido carbónico o H2CO3. Esta reacción también es muy lenta. Se establece el equilibrio entre CO2, H2O y H2CO3. El ácido carbónico es débil y puede disociarse en bicarbonato o carbonato; El hidrógeno se produce a partir de estas reacciones, lo que le da al agua carbonatada un pH ligeramente ácido.
Proceso de carbonatación
Cuando abres una botella de refresco o agua con gas, notas que se forman pequeñas burbujas que suben a la parte superior del líquido. Cuando las fábricas producen bebidas carbonatadas, agregan CO2 al agua a alta presión para hacer que se disuelva más CO2 de lo que se disolvería naturalmente. El dióxido de carbono generalmente se agrega al agua fría porque su solubilidad en agua disminuye a medida que aumenta la temperatura. Puede notar que un refresco se vuelve "plano" o pierde su carbonatación. Debido a que la atracción entre el agua y el dióxido de carbono no es tan fuerte como entre el agua y el azúcar, por ejemplo, se liberan moléculas de CO2 de la solución.