Você ouve um chiado satisfatório e vê o efervescente subir até o topo de uma garrafa quando você abre uma bebida gaseificada. As bolhas que criam esse efeito são moléculas de gás dióxido de carbono dissolvidas na água. Pode ser difícil de imaginar, mas o CO2 é solúvel em água, pois a água envolve as moléculas de dióxido de carbono e atua como uma gaiola ao seu redor.
Carga Molecular
Uma das razões pelas quais um gás como o dióxido de carbono se dissolve na água é sua carga. O CO2 é composto por um átomo de carbono e dois átomos de oxigênio. Os átomos compartilham elétrons, mas não os compartilham igualmente - as extremidades de oxigênio de uma molécula de CO2 têm uma leve carga negativa. As moléculas de água são atraídas para essas áreas polares, permitindo que o CO2 se dissolva na água.
O Processo de Dissolução
As moléculas de dióxido de carbono devem primeiro passar pela barreira do ar e da água para se dissolver na água. Uma vez que o CO2 cruza a superfície da água, as moléculas ganham uma camada de moléculas de água e são transferidas do gás dióxido de carbono, ou CO2 (g), para o dióxido de carbono em uma solução aquosa, ou CO2 (aq). Esse processo é muito lento.
Equilíbrio
Nem todas as moléculas de CO2 permanecem dissolvidas na água - uma fração delas reage com a água para formar ácido carbônico, ou H2CO3. Essa reação também é muito lenta. O equilíbrio é estabelecido entre CO2, H2O e H2CO3. O ácido carbônico é fraco e pode se dissociar em bicarbonato ou carbonato; hidrogênio é produzido a partir dessas reações, o que dá à água carbonatada um pH ligeiramente ácido.
Processo de Carbonatação
Quando você abre uma garrafa de refrigerante ou água com gás, percebe que pequenas bolhas se formam e sobem até o topo do líquido. Quando as fábricas produzem bebidas carbonatadas, elas adicionam CO2 à água com alta pressão para fazer com que mais gás CO2 se dissolva do que o faria naturalmente. O dióxido de carbono é normalmente adicionado à água fria porque sua solubilidade na água diminui com o aumento da temperatura. Você pode notar que um refrigerante fica “sem graça” ou perde a carbonatação. Como a atração entre a água e o dióxido de carbono não é tão forte quanto entre a água e o açúcar, por exemplo, as moléculas de CO2 são liberadas da solução.