網(wǎng)絡(luò)上流傳著“曼妥思糖+可樂(lè)=死亡”這樣的公式。在可樂(lè)中迅速地放入曼妥思糖,瞬間逸出大量氣體并形成泡沫,仿佛可樂(lè)沸騰了一般。為什么會(huì)這樣呢?如果我們不小心先后吃了可樂(lè)和曼妥思糖,是不是會(huì)面臨很大的危險(xiǎn)呢?帶著疑問(wèn)和興趣,我們幾個(gè)同學(xué)組成“專項(xiàng)課題”研究小組,在老師的指導(dǎo)下,開(kāi)展了研究。
一、探究所需的飲料種類
我們首先采用可口可樂(lè)來(lái)重復(fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)之前充分靜置可樂(lè),盡量防止內(nèi)部溶解氣體過(guò)早逸出。開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí),迅速打開(kāi)瓶蓋,立即向瓶?jī)?nèi)置入2粒普通薄荷味曼妥思糖。發(fā)現(xiàn)在糖置入的瞬間,氣泡立刻涌現(xiàn),且逐漸增多,速度加快,約3s時(shí),“噴泉”出現(xiàn),高度約為20cm,持續(xù)約10s,此后“噴泉”逐漸消失,瓶?jī)?nèi)液體最終只剩下約1/2。但隨后的一段時(shí)間內(nèi),氣泡仍在不斷產(chǎn)生,仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)主要來(lái)自曼妥思糖的表面。
接下來(lái),我們又將可口可樂(lè)更換為同體積規(guī)格的百事可樂(lè)、雪碧、美年達(dá)、七喜檸檬水等,甚至還用啤酒做實(shí)驗(yàn),結(jié)果都產(chǎn)生了相仿的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。因此,本實(shí)驗(yàn)凡是溶解有大量二氧化碳?xì)怏w的碳酸型飲料都能產(chǎn)生“沸騰”現(xiàn)象。
二、探究所需曼妥思糖的種類
市場(chǎng)銷(xiāo)售的曼妥思糖包括薄荷味、特強(qiáng)薄荷味、青檸薄荷味和葡萄味等幾種。分別取相同數(shù)量(顆粒大小相等)加入到等體積的可口可樂(lè)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn),得到的“噴泉”一樣高,持續(xù)時(shí)間也大體相當(dāng)。我們同時(shí)還用了綠箭口香糖、好麗友木糖醇口香糖等實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)使用綠箭口香糖時(shí),在糖粒的表面能產(chǎn)生大量氣泡,但不能形成“噴泉”,好麗友木糖醇口香糖可以。因此,“沸騰可樂(lè)”與曼妥思糖的具體種類無(wú)關(guān)。
三、探究“沸騰可樂(lè)”的成因
1.探究“沸騰可樂(lè)”與曼妥思糖中的何種成分有美
前面已證明,“沸騰可樂(lè)“需要的是碳酸型飲料,其實(shí)就是過(guò)飽和的二氧化碳溶液。曼妥思糖主要含蔗糖、葡萄糖、淀粉、薄荷、阿拉伯膠等成分。網(wǎng)絡(luò)上不同專家對(duì)“沸騰可樂(lè)”的解釋主要涉及到以上幾種物質(zhì)。為此,我們?cè)O(shè)計(jì)并完成了以下實(shí)驗(yàn):
(1)證明是否與薄荷有關(guān)
用薄荷味特強(qiáng)的荷氏糖、特強(qiáng)薄荷味曼妥思糖和普通曼妥思糖對(duì)比實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)荷氏糖只能使可樂(lè)產(chǎn)生少量氣泡,另兩支試管內(nèi)都能形成“沸騰景觀”。因此,“沸騰可樂(lè)”與薄荷無(wú)關(guān)。
(2)證明是否與蔗糖、葡萄糖、淀粉有關(guān)
向可樂(lè)中分別加入等體積蔗糖(冰糖)、葡萄糖(細(xì)晶體狀)、淀粉、曼妥思糖。發(fā)現(xiàn)塊狀冰糖幾乎不能產(chǎn)生“沸騰可樂(lè)”現(xiàn)象,細(xì)晶體狀葡萄糖能產(chǎn)生較多氣泡,但仍不夠劇烈,加淀粉、曼妥思糖的試管中現(xiàn)象最劇烈。事先向蔗糖、葡萄糖、淀粉中加水,然后將形成的溶液或濁液加入盛有可樂(lè)的試管,發(fā)現(xiàn)以上幾支試管中的現(xiàn)象均不劇烈。
(3)證明是否與阿拉伯膠有關(guān)
據(jù)資料。糖果產(chǎn)品中,阿拉伯膠的成分可能高達(dá)45%,柔軟且有黏著口感。我們對(duì)曼妥思糖加以了“解剖”,根據(jù)阿拉伯膠的物理性質(zhì)特點(diǎn),判斷得知它應(yīng)該在糖塊的內(nèi)層。于是,我們小心地將曼妥思糖的內(nèi)外兩層物質(zhì)分開(kāi)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)曼妥思糖內(nèi)層物質(zhì)投入可樂(lè)產(chǎn)生的現(xiàn)象遠(yuǎn)不如外層物質(zhì)的劇烈。
(4)證明是否與酸堿性有關(guān)
曼妥思糖口感略酸,這可能是其中含有檸檬酸的緣故,該酸在溶液中可電離出H+。而CO2在水中會(huì)形成以下平衡:
猜想在可樂(lè)中加入H+,使以上平衡向左移動(dòng),從而放出大量的CO2氣體。于是向可樂(lè)中滴加稀鹽酸、稀氳氧化鈉溶液,均只能產(chǎn)生少量氣泡。
由以上四點(diǎn)看來(lái),“沸騰可樂(lè)”應(yīng)該與曼妥思糖的具體化學(xué)成分關(guān)系不大。
2,探究“沸騰可樂(lè)”的產(chǎn)生是不是熱量變化的結(jié)果
有專家認(rèn)為,“沸騰可樂(lè)”的產(chǎn)生是由于反應(yīng)放熱或溶解后局部放熱而造成的結(jié)果。我們?cè)O(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn),對(duì)盛有可樂(lè)的試管略微加熱,使底部局部過(guò)熱。結(jié)果發(fā)現(xiàn)不足以形成“噴泉”。
3,探究“沸騰可樂(lè)”的產(chǎn)生是否與曼妥思糖的表面結(jié)構(gòu)有關(guān)
曼妥思糖表面疏松又粗糙,既然前面已證明了“沸騰可樂(lè)”與糖的物質(zhì)組成無(wú)關(guān),那與表面結(jié)構(gòu)有關(guān)的可能性就很大了。于是我們?nèi)?lái)等體積的、表面疏松的粉筆、碎瓷片(常常用于充當(dāng)沸石),曼妥思糖對(duì)比實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),加碎瓷片的試管現(xiàn)象不夠劇烈,另兩支試管現(xiàn)象則非常劇烈。瓷片的破碎處多孔,但其余地方平滑、致密,所以不足以產(chǎn)生明顯的“沸騰”現(xiàn)象,而粉筆整個(gè)表面粗糙、多孔,與曼妥思糖表面更相近,所以能產(chǎn)生“沸騰”現(xiàn)象。因此,我們認(rèn)為“沸騰可樂(lè)”直接與曼妥思糖的表面結(jié)構(gòu)有關(guān)。
結(jié)合各種資料分析,得出“沸騰可樂(lè)”的成因:曼妥思糖的粗糙、疏松、多孔結(jié)構(gòu)破壞了液體的表面張力和氣體的溶解平衡,使得原溶有的過(guò)飽和二氧化碳?xì)怏w瞬間大量逸出,形成了泡沫狀的液柱。
此時(shí),我們又想到了食品包裝袋中常見(jiàn)的干燥劑——硅膠,它表面多孔、具有吸附性的特點(diǎn)。于是我們?cè)偃?lái)硅膠干燥劑做實(shí)驗(yàn),以驗(yàn)證結(jié)論。結(jié)果發(fā)現(xiàn)可樂(lè)中確實(shí)產(chǎn)生大量氣泡,但劇烈程度尚不及曼妥思糖和粉筆。通過(guò)對(duì)硅膠干燥劑與曼妥思糖和粉筆的表面仔細(xì)觀察對(duì)比,可以發(fā)現(xiàn)硅膠干燥劑的表面粗糙程度并不及后二者,且后二者吸附水的能力較硅膠強(qiáng),能夠使得原溶解在被吸附水中的氣體瞬間析出。
感悟
通過(guò)這次專題研究,我們不僅感受到了親自解開(kāi)“沸騰可樂(lè)”之謎的成就感,還懂得了關(guān)注生活,熱愛(ài)科學(xué)與探究的意義!我們提醒大家,盡量不要將可樂(lè)與曼妥思同時(shí)食用,會(huì)給身體帶來(lái)不適。將學(xué)習(xí)與生活緊密聯(lián)系,我們才能享受科學(xué)帶來(lái)的快樂(lè)!