Chuyên mục
Giải thích Hóa học

Giải thích mới nhất cho hiện tượng xảy ra giữa Coke và Mentos!

Đây là một trong những chủ đề được thảo luận nhiều nhất trong cộng đồng cách đây vài năm. Đến thời điểm hiện tại thì chủ đề này không còn “nóng” như xưa nữa. Hôm nay tranh thủ lúc rảnh rỗi lướt web, google này nọ, tôi đã tìm ra được một cách giải thích mới về cơ chế nền tảng khi cho viên Mentos vào chai Coke. Sau đây, tôi sẽ bắt đầu trình bày nhé!

Chắc ai trong số các bạn điều biết cách tiến hành của thí nghiệm này đúng không nào? Đầu tiên, chúng ta cho một viên kẹo Mentos vào chai Coke, sau đó sẽ xuất hiện một vòi phun bong bóng nhanh chóng trào ra từ chai Coke đã mở trước đó. Chiều cao của vòi phun vào trong không khí có thể cao đến hơn 1 mét. Lúc ban đầu, các nhà khoa học giải thích hiện tượng này khá đơn giản. Sau đó, họ nhận thấy rằng có nhiều buổi trình diễn ngoạn mục khác đã xảy ra hơn khi xem bằng mắt.

Về mặt khoa học, phản ứng của Coke và Mentos xảy ra khá đơn giản. Trên thực tế, chúng không phải là một phản ứng hóa học mà thực chất thì đó là một phản ứng vật lý. Nước giải khát có gas được sản xuất bằng cách bơm cacbon dioxide ở áp suất cao vào, để chúng có thể hòa tan. Trung bình một chai Coke 2 lít có thể chứa khoảng 15 g CO2 hòa tan.

Khi bạn mở một chai nước uống có gas thì gián tiếp bạn đã giải phóng áp suất trong chai. Vì khí CO2 ít tan ở áp suất thấp và bắt đầu sủi bọt dưới dạng bong bóng nhỏ.  Sau đó, bạn thêm Mentos vào chai, giúp đẩy mạnh quá trình sủi bọt CO2.

Mặc dù, một viên kẹo Mentos khi nhìn bằng mắt thường trông rất mịn, mượt nhưng khi quan sát dưới kính kiển vi thì chúng ta sẽ nhìn thấy bề mặt viên kẹo đầy hố, đỉnh và miệng núi lửa, giống như một phiên bản thu nhỏ của mặt trăng. Những hố, đỉnh và miệng núi lửa này được gọi là những điểm kết tinh (nucleation sites). Chúng tạo ra bề mặt cho các bong bóng khí CO2 tạo thành và cho phép chúng hình thành nhanh hơn rất nhiều.

Khi chúng ta cho vào chai Coke 15 g CO2 thoạt nhìn có vẻ chẳng có điều đáng quan tâm, nhưng khi chúng được giải phóng khỏi dung dịch trong chai, chúng có thể mở rộng thể tích lên đến 8 lít. Điều này giải thích tại sao quá trình hình thành bọt khí tăng lên mạnh mẽ sau khi thêm Mentos vào chai, dẫn đến mạch nước của Coke bắn ra ngoài vài giây sau đó.

Những giáo viên khoa học, nhận thức rõ ràng một số loại thức uống có gas hoạt động tốt hơn những loại thức uống khác, thí dụ như Diet Coke thường cho vòi phun nước cao hơn so với Coke trông thường. Trước đây, các nhà khoa học đã cố gắng điều tra lý do tại sao, và họ cho rằng chất làm ngọt nhân tạo trong thức uống có gas, đặc biệt là aspartame và benzoate có thể chịu trách nhiệm cho lý do này.

Lý giải của họ là do các hợp chất này làm giảm sức căng bề mặt của chất lỏng, cho phép các bong bóng hình thành nhanh hơn. Thức uống có đường, xu hướng có độ nhớt cao hơn, có khả năng làm chậm sự hình thành bong bóng, dẫn đến vòi phun nhỏ hơn so với các thực phẩm ăn kiêng khác.

Gần đây, các nhà khoa học tại Đại học Spring Arbor ở Mỹ đã thử nghiệm một loạt những thức uống có gas khác nhau và nhận thấy rằng chiều cao của vòi phun nước thay đổi giữa các sản phẩm khác nhau. Nói chung, họ phát hiện ra rằng nước có gas cho mạch nước phun nhỏ nhất, với đồ uống ngọt có đường cho kết quả tốt hơn và đồ uống giảm cân cho kết quả tốt hơn cả.

Họ nghi ngờ rằng các hợp chất khác hòa tan trong đồ uống có thể ảnh hưởng đến chiều cao của vòi phun nước. Vì vậy, họ đã tiến hành kiểm nghiệm thêm về các hợp chất này một cách riêng biệt.

Bằng cách hòa tan lượng các hợp chất trong nước có gas, họ có thể tự kiểm tra mỗi chất. Năm hợp chất thông thường trong đồ uống có gas được thử nghiệm là aspartame, benzoate, linalool, citral và acid citric. Kết quả cho thấy việc tăng mức độ các hợp chất này làm tăng độ cao của vòi phun nước thu được gấp 6 lần khi bổ sung Mentos, ở hàm lượng thông thường được tìm thấy trong các đồ uống có gas thương mại.

Một trường hợp ngoại lệ xảy ra là acid citric làm tăng chiều cao vòi phun nước, nhưng đòi hỏi nhiều hơn lượng thông thường được sử dụng trong đồ uống.

Các kết quả này không được giải thích đầy đủ bởi lý thuyết trước đây liên quan đến sức căng bề mặt. Nguyên nhân là bởi vì một số hợp chất thực nghiệm thực sự làm tăng sức căng bề mặt khi chúng được hòa tan trong nước. Giải thích cho vấn đề này là do các hợp chất hòa tan có thể ảnh hướng đến các bong bóng hoạt động, và nó kết hợp với các yếu tố liên quan đến sức căng bề mặt ảnh hưởng đến chiều cao vòi phun nước.

Khi nghiên cứu sâu hơn, người ta phát hiện ra rằng, khi các chất bị hòa tan trong nước, các bong bóng sinh ra nhỏ hơn. Kích thước bong bóng tỉ lệ nghịch với chiều cao vòi phun của chai Coke, các bong bóng nhỏ hơn thì chiều cao càng lớn. Các chất hòa tan trong thức uống đã ngăn các bong bóng kết hợp thành các bong bóng lớn hơn. Khi các bong bóng nhỏ hơn thì có diện tích bề mặt lớn hơn cho CO2 hòa tan trong dung dich dễ thoát ra. Do đó, sự khử khí của thức uống có gas xảy ra nhanh hơn, tạo một đài phun nước cao hơn.

Tất nhiên, các chất khác nhau hòa tan trong nước uống có gas không gây ra sự cô lập, và chúng cũng có thể tương tác với nhau để tăng hoặc giảm chiều cao của vòi phun Coke. Đây có thể là trọng tâm của các thí nghiệm tiếp theo. Từ bây giờ, rõ ràng vẫn còn rất nhiều điều để tìm hiểu về cách tốt nhất để làm cho Coke và Mentos kết hợp với nhau cho ra đài phun nước cao nhất!

Tham khảo Compound Interest.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *