Usłyszysz satysfakcjonujące skwierczenie i zobaczysz, jak mus unosi się do góry butelki po otwarciu napoju gazowanego. Bąbelki wywołujące ten efekt to rozpuszczone w wodzie molekuły gazowego dwutlenku węgla. Trudno to sobie wyobrazić, ale CO2 jest rozpuszczalny w wodzie, ponieważ woda otacza cząsteczki dwutlenku węgla i działa wokół nich jak klatka.
Ładunek cząsteczkowy
Jednym z powodów, dla których gaz taki jak dwutlenek węgla rozpuszcza się w wodzie, jest jego ładunek. CO2 składa się z jednego atomu węgla i dwóch atomów tlenu. Atomy dzielą elektrony, ale nie dzielą tych elektronów równomiernie – tlenowe końce cząsteczki CO2 mają niewielki ładunek ujemny. Cząsteczki wody są przyciągane do tych obszarów polarnych, dzięki czemu CO2 rozpuszcza się w wodzie.
Proces rozpuszczania
Cząsteczki dwutlenku węgla muszą najpierw przejść przez barierę powietrza i wody, aby rozpuścić się w wodzie. Gdy CO2 przekroczy powierzchnię wody, cząsteczki zyskują powłokę z cząsteczek wody i przechodzą z gazowego dwutlenku węgla (CO2(g) do dwutlenku węgla w roztworze wodnym, czyli CO2(aq). Ten proces jest bardzo powolny.
równowaga
Nie wszystkie cząsteczki CO2 pozostają rozpuszczone w wodzie – ich część reaguje z wodą, tworząc kwas węglowy, czyli H2CO3. Ta reakcja jest również bardzo powolna. Równowaga ustala się między CO2, H2O i H2CO3. Kwas węglowy jest słaby i może dysocjować do wodorowęglanu lub węglanu; W wyniku tych reakcji wytwarzany jest wodór, który nadaje wodzie gazowanej lekko kwaśne pH.
Proces karbonatyzacji
Kiedy otwierasz butelkę wody gazowanej lub gazowanej, zauważasz małe bąbelki, które unoszą się do górnej części płynu. Kiedy fabryki produkują napoje gazowane, dodają CO2 do wody pod wysokim ciśnieniem, aby rozpuścić więcej gazu CO2 niż naturalnie. Dwutlenek węgla jest zazwyczaj dodawany do zimnej wody, ponieważ jego rozpuszczalność w wodzie spada wraz ze wzrostem temperatury. Możesz zauważyć, że napój gazowany „płaka” lub traci nasycenie dwutlenkiem węgla. Ponieważ przyciąganie między wodą a dwutlenkiem węgla nie jest tak silne, jak na przykład między wodą a cukrem, z roztworu uwalniane są cząsteczki CO2.