1. 可乐加薄荷糖为什么会爆炸?
薄荷糖表面很粗糙,可以做碳酸的催化剂H2CO3=H2O+CO2。薄荷糖与可口可乐(健怡)一起食用会爆炸。
2. 网络上最近流传一个影片,把曼陀珠十数个瞬间同时置入可乐瓶内,会造成可乐大量喷出,高度可超过一公尺,十分壮观。
这个影片引起网友及学生们的兴趣,也造成曼陀珠族的恐慌,担心食用曼陀珠时,若不经意地同时饮用可乐,两者可能会在胃中反应,产生喷泉效应,伤害身体。
3. 网络上亦流传著曼陀珠使可乐产生喷泉效应的解释,说明大量可乐喷出瓶口的原因,乃是因为曼陀珠包括有阿拉伯胶,此物质会造成可乐中水的表面张力减小,并破坏二氧化碳与水分子间的作用力,使溶于可乐中的二氧化碳,瞬间大量释出,造成可乐瓶内的气体压力骤然上升,而将可乐推排出瓶口,产生喷泉效应。
曼陀珠数颗同时放入可散纤乐瓶内,确实会使可乐瞬间产生大量的气体,致使可乐喷射出瓶外。
4. 然而,此喷泉效应主要并非肇因于曼陀珠内阿拉伯胶的存在,致使可乐饮料的表面张力减小。可乐或汽水的制备与生产,乃是利用亨利定律的原理。
制备时,将二氧化碳溶入饮用水后,再添加糖类物质及不同口味的调味料,混和而制得。根据亨利定律,在定温下,溶入水中之气体的量,与水面上之气体的分压大小成正比。故调制汽水时,常规以数个冲烂仿大气压的二氧化碳通入水中,使大量的二氧化碳气体得以溶入水。
5. 罐装完后的易拉罐汽水,其水面上约有 2~3 大气压的二氧化碳。曼陀珠(Mentos)原是荷兰的一种糖果,在1950 年代开始销售,当前是由 Perfetti Van Melle公 司 所 生 产。
曼 陀 珠 的 主 要 成 分 包 括 蔗 糖(sucrose)、葡萄糖、葡聚糖粒(dextrin)、凝胶、玉米粉、天然口味添加剂及阿拉伯胶。其中,阿拉伯胶是一种含有多醣类阿拉伯酸(arabic acid)及其钙、镁与钾盐之复杂的混合物。
6. 阿拉伯胶的存在,是造成曼陀珠具有柔软且黏著口感的主要成分,在类似的糖果产品中,阿拉伯胶的成分可能高达 45 %。
阿拉伯胶主要取材于生长在南亚与北非之A.arabica类的植物,本身是一种介面活性剂。事实上,在 4500 年前煤灰被制成墨水时,便已知道利用添加阿拉伯胶于墨水中,使煤灰微粒得以悬溶于水中,而不致在短时间内结块,沉积于墨水瓶的底部。
7. 西元 1947~1956 年间,在巴勒斯坦死海旁库姆(Qumram)的山丘中,发现制作于西元前约 300 年至西元前约 50 年的圣经古卷。深入的研究发现,当时书写古卷所使用的墨水,便是藉著添加阿拉伯胶,让朱砂(成分为硫化汞HgS)微粒得以长期悬溶于水中,方便西元前数百年间的这些修士们手抄经卷。
这里值得顺便一提的是,死海古卷的发现,止息了长久以来,人们对旧约圣经的经文,可能是后代人物依历史事实杜撰的猜忌,这些猜忌乃是起因于旧约经文中诸多的预言,竟都在后世的历史中,一一如实发生。死海古卷的发现,将现存于世的圣经手抄本年代,提前了约一千年,证实旧约经卷并非后世杜撰而成。
8. 阿拉伯胶既是一种介面活性剂,可以帮助化学性质(极性)相差甚大的煤灰与水互溶,便可能有助于非极性的二氧化碳溶于极性的水中。
因此,利用阿拉伯胶来降低水的表面张力,使原本已渐隐的二氧化碳,从可乐或汽水中释出,并无法完整地解释曼陀珠十数颗添加可乐时,会造成可乐喷出瓶口的现象。
9. 如前所述,阿拉伯胶含有钙、镁、钾的阿拉伯酸盐,这些酸盐具有弱碱性。可乐饮料中因为溶有二氧化碳,其在水中生成碳酸,故可乐具有弱酸性。
事实上,实验发现可口可乐的 pH 值约为 2.5,黑松沙士约为 3.0,而雪碧约为 3.5。当具有碱性的阿拉伯酸盐溶入具有酸性的可乐或汽水饮料时,理论上两者将发生酸碱中和的反应,此反应会释出热量,使水温上升。
10. 因此,置入曼陀珠的可乐,其水温若因酸碱中和反应的进行而上升,则瓶内气体的压力,亦将随之而升高。
欲使上述的酸碱中和反应发生,必须先使足量的阿拉伯胶溶于水中,但事实上阿拉伯胶并不易溶于水。阿拉伯胶在干燥前,可溶于水,但干燥后,将成为柔软的胶质物体,无法渐隐于冷水或热水中。若置于含有稀硫酸的水中,则阿拉伯胶混合物内的多醣分子,会逐渐被分解为蔗糖,致使阿拉伯胶在稀硫酸历穗溶液中,被逐渐分解而消失。
11. 阿拉伯胶不易溶于水的事实,不仅使上述的酸碱中和反应,无法有效地在曼陀珠置入可乐瓶内的瞬间,造成可乐大量喷出瓶口,亦不太可能如网络流传之解释所言,在置入曼陀珠时,可乐中水的表面张力瞬间减小,而使其喷出。
置入曼陀珠时,可乐喷出瓶口的现象,其实仍与亨利定律有关。可乐瓶打开后,可乐液面上的二氧化碳分压,会从约 2~3 大气压骤然降低至大气中的二氧化碳的分压值(0.00033 大气压)。依据亨利定律,在定温下,汽水饮料内可溶入之气体的量,与此气体的分压成正比,故开瓶后,二氧化碳在可乐溶液内的溶入量(渐隐度)将大为降低,亦即开瓶后的可乐溶液,将处于二氧化碳的过饱和状态,溶液本身将极其不稳定。
12. 在干扰源的存在下,处于不稳定状态的过饱和可乐溶液,将更容易回归至稳定的平衡状态。摇晃可乐瓶的操作,对开瓶后的可乐饮料而言,便是一种干扰源,因此摇晃可乐瓶时,可看到许多气泡冒出可乐瓶口。
曼陀珠置入可乐瓶内的操作,亦是一种干扰源,会促使开瓶后之过饱和的二氧化碳溶液(可乐),回归到较稳定的状态,而释出二氧化碳。但是,仅将常规固体颗粒置入可乐瓶中,并不是一个有效的干扰源,这可从玻璃球珠置入可乐瓶的试验中得知,此试验所产生之气泡的量相当少,远比沸石置入可乐瓶内所产生的气泡还少。
13. 如前所述,曼陀珠含有玉米粉、糖粒等微细的粒子成分,造成曼陀珠颗粒的表面,在微观世界里极为粗糙。粗糙之固体表面的存在,常有助于反应的加速进行,就如同建筑工地的钢筋,在弯曲处最容易生锈一样,这主要是因为弯曲处的结构被严重破坏,使其表面较为粗糙所致。
对开瓶后含有过饱和之二氧化碳的可乐饮料而言,粗糙的固体表面是极佳的干扰源。溶于饮料中之过量的二氧化碳,将在曼陀珠含有微细粒子的颗粒表面上,迅速溶出,产生二氧化碳气体。
14. 另外,曼陀珠置入可乐瓶内时,其表面的玉米粉、糖粒等微小粒子,亦会脱离曼陀珠,进入可乐溶液中,这些微小粒子的表面,在微观世界里亦为粗糙,故可加速二氧化碳气体的溶出。
因此,在置入曼陀珠的短时间内,可乐瓶中将生成大量的二氧化碳,以致在瓶口造成喷泉现象。粗糙固体表面,会使过饱和的二氧化碳加速溶出的事实,可由沸石置入可乐瓶的实验得到证实。沸石是一种不含阿拉伯胶的多孔性粒子,其置入可乐瓶内,却会产生类似曼陀珠置入可乐瓶内的喷泉现象,故微观世界中粗糙的固体表面,应是促使开瓶后的可乐产生喷泉效果的主要原因,与曼陀珠或阿拉伯胶没有直接关系。
15. 曼陀珠在口内咀嚼后,进入胃中,其成分中的微粒,将被一层食物液体所包覆,而降低微粒之粗糙表面的反应能力。另外,可乐饮料进入口腔及食道时,不仅因体温使可乐温度上升,且口腔与食道内壁的体液、食道的鳞状上皮细胞、结缔组织和黏膜肌层、以及口腔的吞咽
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