อะไรทำให้ CO2 ละลายได้ใน H2O

คุณได้ยินเสียงซ่าส์ที่น่าพึงพอใจและเห็นฟองลอยขึ้นมาบนขวดเมื่อคุณเปิดเครื่องดื่มอัดลม ฟองอากาศที่สร้างผลกระทบนั้นเป็นโมเลกุลของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายในน้ำ อาจเป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการ แต่ CO2 สามารถละลายได้ในน้ำ เนื่องจากน้ำล้อมรอบโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์และทำหน้าที่เป็นกรงที่อยู่รอบตัวพวกมัน

เหตุผลหนึ่งที่ก๊าซเช่นคาร์บอนไดออกไซด์ละลายในน้ำก็คือประจุของมัน CO2 ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนหนึ่งอะตอมและอะตอมออกซิเจนสองอะตอม อะตอมใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน แต่พวกมันไม่ได้แบ่งอิเล็กตรอนเท่ากัน -- ปลายออกซิเจนของโมเลกุล CO2 มีประจุลบเล็กน้อย โมเลกุลของน้ำถูกดึงดูดไปยังบริเวณขั้วเหล่านี้ ทำให้ CO2 สามารถละลายในน้ำได้

โมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์จะต้องผ่านอากาศและกั้นน้ำก่อนจึงจะละลายในน้ำได้ เมื่อ CO2 ข้ามผิวน้ำ โมเลกุลจะได้รับเปลือกของโมเลกุลของน้ำและถ่ายโอนจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์หรือ CO2 (g) ไปเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ในสารละลายในน้ำหรือ CO2 (aq) กระบวนการนี้ช้ามาก

ไม่ใช่ทุกโมเลกุลของ CO2 ที่ยังคงละลายในน้ำ - เศษของพวกมันทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อสร้างกรดคาร์บอนิกหรือ H2CO3 ปฏิกิริยานี้ยังช้ามาก สมดุลถูกสร้างขึ้นระหว่าง CO2, H2O และ H2CO3 กรดคาร์บอนิกอ่อนและสามารถแยกตัวกับไบคาร์บอเนตหรือคาร์บอเนตได้ ไฮโดรเจนเกิดจากปฏิกิริยาเหล่านี้ ซึ่งทำให้น้ำอัดลมมีค่า pH ที่เป็นกรดเล็กน้อย

เมื่อคุณเปิดขวดโซดาหรือน้ำอัดลม คุณจะสังเกตเห็นฟองเล็กๆ ก่อตัวขึ้นและลอยขึ้นสู่ด้านบนของของเหลว เมื่อโรงงานผลิตเครื่องดื่มอัดลม พวกเขาจะเติม CO2 ลงในน้ำที่มีความดันสูงเพื่อให้ก๊าซ CO2 ละลายมากกว่าปกติ โดยทั่วไปแล้วคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกเติมลงในน้ำเย็นเนื่องจากความสามารถในการละลายในน้ำจะลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น คุณอาจสังเกตเห็นว่าโซดา "แบน" หรือสูญเสียคาร์บอนไดออกไซด์ไป เนื่องจากแรงดึงดูดระหว่างน้ำกับคาร์บอนไดออกไซด์ไม่แรงเท่าระหว่างน้ำกับน้ำตาล ตัวอย่างเช่น โมเลกุลของ CO2 จะถูกปลดปล่อยออกจากสารละลาย