آزمایش نوشابه و نمک

نوشابه گازدار از مولکول تشکیل شده است. مولکول های گوناگونی که با نیرویی موسوم به نیروی بین مولکولی (واندروالسی) کنار هم یکپارچه مانده اند. در بین این مولکول ها مقدار زیادی مولکول گازی نیز وجود دارد که با نیروی گفته شده در این مایع به دام افتاده اند و نمی توانند فرار کنند. اگر مایلید به این مولکول های گازی بیچاره برای فرار کمک کنیم. کلید این کار یک ترکیب یونی مانند نمک خوراکی یا همان سدیم کلرید است.

بررسی حلالیت گاز و یون در مایع

مواد مورد نیاز :

نوشابه گازدار سرد
مقداری نمک خوراکی

مراحل انجام کار :

• مقداری نمک را در نوشابه بریزید تا با فورانی از حباب های گازی روبه رو شوید.

نتیجه آزمایش :

هر چه دمای آب کمتر و فشار بیشتر باشد , ظرفیت پذیرش گاز بیشتری را خواهد داشت و به عنوان مثال CO2 بیشتری را در خود حل می کند. هنگام تولید نوشابه با استفاده از این خاصیت , در دماهای پایین و فشار بالا , نوشیدنی با تزریق گاز  CO حالت اشباع می رسد. بنابراین وقتی در نوشابه باز شود و نوشابه در دما و فشار معمولی قرار گیرد , محلول خاصیت فوق اشباع دارد یعنی مقدار CO2 حل شده در آن بیش از ظرفیت انحلال در آن دما و فشار است. چنین محلولی اگر شرایط مهیا باشد تمایل به آزاد کردن CO2 دارد. برای این کار گاز CO2 محلول باید به صورت حباب درآید یعنی مولکول های CO2 حل شده باید در نقطه ای جمع شوند و با به هم پیوستن , یک حباب تشکیل دهند و به سطح نوشابه بیایند و از آن خارج شوند. اگر دقت کرده باشید تشکیل حباب در سطوح تماس خارجی نوشابه اتفاق می افتد یعنی در سطح نوشابه و دیواره های بطری یا دورنی . به زبان ساده این سطوح و به خصوص نا همواری های موجود روی آنها یا هر نوع ناهمگنی موجود در محیط نقش جایگاه های تجمع یا مکان هایی برای به هم پیوستن مولکول ها و تشکیل حباب را بازی می کنند. به عبارت عامیانه یعنی مولکول ها برای ایجاد حباب دنبال بهانه می گردند و این بهانه را در این سطوح پیدا می کنند. در این وضعیت ریختن نمک در نوشابه باعث خروج سریع تر گاز از محلول می شود. زیرا سطح بیشتری برای تشکیل حباب در اختیار مولکول ها قرار می گیرد ( سطح جانبی بلورهای نمک ).

دلیل دیگر این است که با ورود نمک به نوشابه، نمک در آن حل میشود به یون های مجزا تبدیل میشود. مولکول های تشکیل دهنده نوشابه تمایل بیشتری به یون ها نشان می دهند چون نیروی بین یون و مولکول(یون دوقطبی) قوی تر از نیروی بین مولکولی(واندوالسی) است. بنابراین مولکول های گازی را رها کرده و یون ها را در آغوش میگیرند. در این حین مولکول های گازی دست به دست هم داده و از مهلکه به صورت حباب فرار میکنند.

پرسش :

1 به جز نمک از چه ترکیب های دیگری میتوان استفاده نمود؟

2 این آزمایش را با دو حالت نوشابه سرد و گرم مقایسه کنید. در کدام حالت گاز خروجی بیشتر است؟چرا؟

چگونه می توان جرم گاز خروجی را اندازه گرفت؟

پاسخ :

1 هر ترکیب بلوری یا ترکیب یونی دیگر

2 در حالت سرد-چون در دمای کم مقدار بیشتری گاز در نوشابه حل می شود

3 ابتدا با ترازوی دقیق جرم اولیه نوشابه را اندازه گرفته و پس از افزودن نمک جرم ثانویه نوشابه را اندازه بگیرید. جرم گاز خروجی برابر است با:

(جرم ثانویه + جرم نمک افزوده شده)- جرم اولیه =جرم گاز خروجی