Bik cola ontdooit en begint te schuimen: Oorzaak?

roervlo

Hallo!

De docent van Fysische Chemie gaf ons deze week het volgende vraagstuk om over na te denken: "Verklaar waarom een gesloten blikje cola (of andere frisdrank) die volledig bevroren is, na opening ervan begint te schuimen en over te lopen als het ontdooit."

Ik heb slechts een vaag vermoeden.

Indien de cola volledig bevroren is, zit alle CO2 gevangen in de vaste stof. Bij ontdooiing ontstaat schuimvorming door een verandering van de oppervlaktespanning (reden?) en CO2 die begint te ontsnappen.

Het is een aanzet, maar ik vind mijn uitleg niet bepaald volledig, want ik heb een vermoeden dat smeltpuntsverlaging/smeltpuntsverhoging, oppervlaktespanningen, oplosbaarheden... in dit verhaal ook hun rol spelen.

Iemand die het antwoord weet, want deze vraag zou later dit jaar wel eens kunnen terugkomen op het examen?

Alvast bedankt!

Gast034

Ik denk dat je verklaring wel eens zou kunnen kloppen. Normaal zit het "opgelost". Als je het bevriest kan ik me voorstellen dat het ingesloten wordt in de kristalstructuur, als die verdwijnt komt het gas direct vrij, en zal niet terug oplossen in het water.

Het is daarnaast ook zo dat de co2 oververzadigd in het water zit, zodra het de kans krijgt om te ontsnappen, doet het dat. Als je bv suiker erin gooit, krijgt de co2 een "aangrijppunt" en begint het ook sterker te borrelen. Ik kan me zoiets voorstellen dat dit ook met ijskristalletjes zou kunnen gebeuren.

roervlo

Het is daarnaast ook zo dat de CO2 oververzadigd in het water zit.

Is dat omdat het blik snel, en dus irreversibel afgekoeld is, en dus geen evenwicht bereikt is tussen gasvormig CO2 en opgelost CO2?

Als je bv suiker erin gooit, krijgt de CO2 een "aangrijppunt" en begint het ook sterker te borrelen.

Weet je ook waarom suiker het borrelen versterkt? Ik kan me voorstellen dat niet elke stof dit effect veroorzaakt.

Ik blijf toch ergens nog met oppervlaktespanningen in gedachten. Kan het niet zijn dat door de CO2 die vrijkomt, samenstelling van de cola wijzigt (er verdwijnt namelijk een component), waardoor de oppervlaktespanning stijgt? Doordat de CO2 zo snel vrijkomt door het aanwezige suiker ontsnapt niet enkel het gas, maar onstaan er bellen bestaande uit CO2 en omgeven door cola. Deze bellen vormen dan samen schuim.

De reden waarom ik denk dat de oppervlaktespanning stijgt is dat er gas uit de cola verdwijnt, en dus minder 'gas' aanwezig is in de vloeistof. In een vloeistof zijn de moleculaire interacties sterker dan in de gasfase, dus hoe groter de fractie vloeistof aanwezig, hoe sterker de interacties, en dus hoe groter de oppervlaktespanning. Cola zonder CO2 heeft dus sterkere interacties dan cola met CO2, wat de oppervlaktespanning doet stijgen.

ArcherBarry

het is niet de suiker zelf die je toevoegd, het gaat om een fijn verdeelde vaste stof met voldoende haakjes aan de buitenkant. zout, menthos, zand, allen zullen het ontsnappen van CO₂ bevorderen.

Orgsyn

Is dat omdat het blik snel, en dus irreversibel afgekoeld is, en dus geen evenwicht bereikt is tussen gasvormig CO₂ en opgelost CO₂?

Nee dat is het niet zozeer, het heeft meer met druk te maken.

Scheikman

ater (hoofdbestanddeel van cola) zet als een van de weinige stoffen (de enige bij mijn weten) uit als het wordt gekoeld. Dit komt doordat er een stabieler kristalstructuur wordt gevormd waarbij de intermoleculaire afstand wordt vergroot door de waterstof bruggen-intermezzo: zoals velen van jullie weten bestaan water uit 2 atomen waterstof en een atoom zuurstof. Het relatief kleine waterstof atoom trekt minder sterk elektronen naar zich toe dan de zuurstof. Hierdoor ontstaat er een ladingsverdeling, waarbij het zuurstof atoom deels negatief wordt geladen (het atoom in z'n geheel is noodzakelijk elektroneutraal, anders zou je elke keer een schokje krijgen als je water aanraakt). Nu is er met 1 atoom niet zoveel aan de hand maar als er meerdere van dit soort atomen bij elkaar komen zal (door electrostatische aantrekkingskracht) de waterstof van het ene watermolecuul zich aangetrokken voelen tot de negatiever geladen zuurstof atoom. Nu hebben de moleculen op kamer niveau genoeg kinetische energie om van het ene molecuul naar de ander te migreren (qua aantrekkingskracht dan he) maar bij lagere temperaturen zal dit minder makkelijk gaan. Nu is er een optimum afstand waarbij de aantrekkingskracht (van het waterstofatoom en zuurstof atoom) in evenwicht is met de afstotingskracht (van het zuurstof atoom van de ene molecuul en het zuurstof atoom van het andere molecuul). Dit afstand (bij water) is groter bij bevriezen dan als vloeistof -intermezzo voorbij. Ozer on lira mi alirim kurbanim...Zodra het kristalstructuur wordt gevormd worden de koolzuurgas moleculen uit het water "geperst" er is immers geen ruimte meer voor hun. Het gas zal zich vervolgens gaan accumeleren in de, al zo weinig, overgebleven ruimte. Hierdoor zal de druk drastisch gaan stijgen.(koolzuurgas bevriest op een veel lager temperatuur, dus het zal nog in gasvorm zijn).

De ideale gaswet leert ons dat pV=nrT, waarbij p de druk is, V het volume, n het aantal deeltjes, r de gas constante (8,314 joule per kelvinmol) en T het temperatuur in Kelvin. Bij afkoelen neemt T logischerwijs af, om de vergelijking in evenwicht te houden zal dus zowel p als V moeten afnemen maar zoals reeds aangetoond stijgen beiden. Hierdoor zal het systeem (blikje) tot z'n limieten worden gebracht. Tot het zwakste punt in het blikje zich zal begeven en zo de druk weer hersteld zal worden tot 1 atmosfeer. Omdat er al zoveel druk op het systeem staat, zal dit gepaart gaan met een "explosie" wat niets meer is dan een snelle daling in de druk van het systeem.

Mocht meneer het blikje hebben geopend op het punt waarbij zich extreme drukken in het systeem bevinden kan het blikje in je handen exploderen met destastreuse gevolgen van dien. (Dit is al eerder gebeurd : http://www.dailymail.co.uk/news/article ... ns-it.html).

Voor schoonmaken zou ik een basische oplosmiddel (gootsteenonstopper in water, goed verdunnen!) adviseren voor het zuur (H+ + OH- --> H2O oftewel water) en voor de suikers spoelen met water is voldoende.

Benm

Ik vermoed dat het wel eens anders kan zitten: ijskristallen zijn geen onaardige nucleation sites voor CO2 bellen, waardoor een deels bevroren fles cola bij opening opeens veel CO2 kan verliezen. Ik sluit niet uit dat andere effecten een rol spelen, maar de nucleatie door ijs is niet zo moelijk te demonstreren: als je in een glas cola bij kamertemperatuur een handje schaafijs gooit zie je absoluut CO2 vrij komen, veel meer dan je een gelikje hoeveelheid grote ijsklonten gebruikt.

bjurtus

heey,normaal gesproken zit het CO2 opgelost in het water en geld er voor gassen dat er bij een lagere temperatuur van de vloeistof er meer gas in kan gaan zitten in . Als je er een vaste stof van gaat maken is dit echter een andere verhaal het CO2 wordt uit het ijs gedreven en gaat boven het water hangen. vervolgens laat je het blikje ontdooien maar lost je CO2 niet meer op in de cola waardoor er wel nog een druk op het blikje staat. je maakt het blikje open en het begint te schuimen. Dit lijkt mij het waarschijnlijkste.

Benm

Ik was in de veronderstelling dat je het niet eerst liet ontdooien. Doe je dat wel dan zou de CO2 gewoon weer moeten oplossen: het paste erin voordat je het invroor, dus zou het ook weer moeten passen als je het ontdooit. Uiteraard moet het blikje dan niet openbarsten door het bevriezen, geen idee of dat normaliter goed gaat.

bjurtus

Gezien het feit dat je van H2CO3 naar H2O en CO2 gaat denk ik dat het ook een thermodynamische voordeel heeft. verder denk ik dat als je een bevroren blikje cola openmaakt er niks gebeurt aangezien je dan ijs hebt .

Benm

Oplossen van CO2 is een evenwichtsreactie, hoeveel er in oplossing is is afhankelijk van de partieeldruk van CO2 boven het water.

Zolang het blikje een gesloten systeem is zie ik eigenlijk niet in wat invriezen en weer ontdooien voor verschil zou maken - je hebt na die cyclus precies hetzelfde systeem als toen je begon.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Bik cola ontdooit en begint te schuimen: Oorzaak?

Bik cola ontdooit en begint te schuimen: Oorzaak?

Re: Bik cola ontdooit en begint te schuimen: Oorzaak?

Re: Bik cola ontdooit en begint te schuimen: Oorzaak?

Re: Bik cola ontdooit en begint te schuimen: Oorzaak?

Re: Bik cola ontdooit en begint te schuimen: Oorzaak?

Re: Bik cola ontdooit en begint te schuimen: Oorzaak?

Re: Bik cola ontdooit en begint te schuimen: Oorzaak?

Re: Bik cola ontdooit en begint te schuimen: Oorzaak?

Re: Bik cola ontdooit en begint te schuimen: Oorzaak?

Re: Bik cola ontdooit en begint te schuimen: Oorzaak?

Re: Bik cola ontdooit en begint te schuimen: Oorzaak?