Вы слышите приятное шипение и видите, как шипение поднимается до верха бутылки, когда открываете газированный напиток. Пузырьки, создающие этот эффект, представляют собой молекулы углекислого газа, растворенного в воде. Это может быть трудно представить, но СО2 растворяется в воде, поскольку вода окружает молекулы углекислого газа и действует как клетка вокруг них.
Молекулярный заряд
Одна из причин, по которой такой газ, как углекислый газ, растворяется в воде, - это его заряд. СО2 состоит из одного атома углерода и двух атомов кислорода. У атомов общие электроны, но они не делят эти электроны равномерно - кислородные концы молекулы CO2 имеют небольшой отрицательный заряд. Молекулы воды притягиваются к этим полярным областям, позволяя CO2 растворяться в воде.
Процесс растворения
Молекулы углекислого газа должны сначала пройти воздушный и водный барьеры, чтобы раствориться в воде. Как только СО2 пересекает поверхность воды, молекулы получают оболочку из молекул воды и переходят из газообразного диоксида углерода, или СО2 (г), в диоксид углерода в водном растворе, или СО2 (водн.). Этот процесс очень медленный.
Равновесие
Не все молекулы CO2 остаются растворенными в воде - часть из них реагирует с водой с образованием угольной кислоты или H2CO3. Эта реакция тоже очень медленная. Устанавливается равновесие между CO2, H2O и H2CO3. Угольная кислота слаба и может диссоциировать до бикарбоната или карбоната; в результате этих реакций образуется водород, который придает газированной воде слабокислый pH.
Процесс карбонизации
Когда вы открываете бутылку газированной или газированной воды, вы замечаете, что образуются крошечные пузырьки, которые поднимаются к поверхности жидкости. Когда фабрики производят газированные напитки, они добавляют CO2 в воду под высоким давлением, чтобы растворить больше газа CO2, чем это было бы естественно. Двуокись углерода обычно добавляют в холодную воду, потому что ее растворимость в воде уменьшается с повышением температуры. Вы можете заметить, что газировка «тускнеет» или теряет газировку. Поскольку притяжение между водой и углекислым газом не такое сильное, как, например, между водой и сахаром, молекулы СО2 выделяются из раствора.