जब आप कार्बोनेटेड पेय खोलते हैं तो आप एक संतोषजनक सीज़ल सुनते हैं और बोतल के शीर्ष पर फ़िज़ उठते हैं। उस प्रभाव को पैदा करने वाले बुलबुले पानी में घुली कार्बन डाइऑक्साइड गैस के अणु होते हैं। यह कल्पना करना कठिन हो सकता है, लेकिन CO2 पानी में घुलनशील है, क्योंकि पानी कार्बन डाइऑक्साइड अणुओं को घेरता है और उनके चारों ओर एक पिंजरे का काम करता है।
अणु प्रभार
कार्बन डाइऑक्साइड जैसी गैस के पानी में घुलने का एक कारण इसका चार्ज है। CO2 एक कार्बन परमाणु और दो ऑक्सीजन परमाणुओं से बना है। परमाणु इलेक्ट्रॉनों को साझा करते हैं, लेकिन वे उन इलेक्ट्रॉनों को समान रूप से साझा नहीं करते हैं - एक CO2 अणु के ऑक्सीजन सिरों पर थोड़ा नकारात्मक चार्ज होता है। पानी के अणु इन ध्रुवीय क्षेत्रों की ओर आकर्षित होते हैं, जिससे CO2 पानी में घुल जाती है।
विघटन प्रक्रिया
कार्बन डाइऑक्साइड अणुओं को पानी में घुलने के लिए पहले हवा और पानी के अवरोध को पार करना होगा। एक बार जब CO2 पानी की सतह को पार कर जाती है, तो अणु पानी के अणुओं का एक खोल प्राप्त कर लेते हैं और कार्बन डाइऑक्साइड गैस, या CO2 (g) से जलीय घोल में कार्बन डाइऑक्साइड या CO2 (aq) में स्थानांतरित हो जाते हैं। यह प्रक्रिया बहुत धीमी है।
संतुलन
सभी CO2 अणु पानी में नहीं घुलते हैं - उनमें से एक अंश कार्बोनिक एसिड, या H2CO3 बनाने के लिए पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है। यह प्रतिक्रिया भी बहुत धीमी होती है। CO2, H2O और H2CO3 के बीच संतुलन स्थापित होता है। कार्बोनिक एसिड कमजोर है और बाइकार्बोनेट या कार्बोनेट से अलग हो सकता है; इन प्रतिक्रियाओं से हाइड्रोजन का उत्पादन होता है, जो कार्बोनेटेड पानी को थोड़ा अम्लीय पीएच देता है।
कार्बोनेशन प्रक्रिया
जब आप सोडा या स्पार्कलिंग पानी की एक बोतल खोलते हैं, तो आप देखते हैं कि छोटे बुलबुले बनते हैं और तरल के ऊपर उठते हैं। जब कारखाने कार्बोनेटेड पेय पदार्थों का उत्पादन करते हैं, तो वे पानी में CO2 मिलाते हैं, जिससे CO2 गैस स्वाभाविक रूप से अधिक घुल जाती है। कार्बन डाइऑक्साइड को आमतौर पर ठंडे पानी में मिलाया जाता है क्योंकि तापमान बढ़ने पर पानी में इसकी घुलनशीलता कम हो जाती है। आप देख सकते हैं कि सोडा "सपाट" हो जाता है या अपना कार्बोनेशन खो देता है। क्योंकि पानी और कार्बन डाइऑक्साइड के बीच आकर्षण पानी और चीनी के बीच उतना मजबूत नहीं है, उदाहरण के लिए, समाधान से CO2 अणु निकलते हैं।