Un géiser de soda es una reacción física entre una bebida carbonatada , generalmente Coca-Cola Light , y mentas Mentos que hace que la bebida sea expulsada de su envase. Los caramelos catalizan la liberación de gas de la bebida, lo que crea una erupción que empuja la mayor parte del líquido hacia arriba y fuera de la botella. [1] [2] Lee Marek y "Marek's Kid Scientists" fueron los primeros en demostrar públicamente el experimento en el Late Show with David Letterman en 1999. [3] La demostración televisada de la erupción de Steve Spangler en 2005 se hizo popular en YouTube , [4] [5] [6] lanzando una cadena de varios otros videos virales de experimentos con Coca-Cola Light y Mentos. [7] [8] Los experimentos llevados a cabo en altitudes que van desde debajo del nivel del mar en el Valle de la Muerte hasta la cumbre de Pikes Peak han demostrado que la reacción funciona mejor en elevaciones más altas. [9] [10] [11]
En la década de 1910, se utilizaron [ cita requerida ] caramelos Wint-O-Green Life Savers para crear géiseres de soda. Los tubos de caramelos se enroscaban en un limpiapipas y se dejaban caer en el refresco para crear un géiser . A finales de la década de 1990, el fabricante de Wintergreen Lifesavers aumentó el tamaño de las mentas y ya no cabían en la boca de las botellas de refresco. Los profesores de ciencias descubrieron que los caramelos Mentos tenían el mismo efecto cuando se dejaban caer en una botella de cualquier refresco carbonatado. [1]
Lee Marek y los "Científicos Infantiles de Marek" realizaron el experimento de la Coca-Cola Light y los Mentos en el Late Show con David Letterman en 1999. [3] [12] [13] En marzo de 2002, Steve Spangler , un educador científico, hizo la demostración en KUSA-TV, una afiliada de la NBC, en Denver, Colorado . [14] El experimento del géiser de Coca-Cola Light y Mentos se convirtió en una sensación en Internet en septiembre de 2005. El experimento se convirtió en tema del programa de televisión MythBusters en 2006. [13] [15] Spangler firmó un acuerdo de licencia con Perfetti Van Melle , el fabricante de Mentos, después de inventar un aparato destinado a facilitar la caída de los Mentos en la botella y producir un gran géiser de soda. [16] Amazing Toys, la compañía de juguetes de Spangler, lanzó los juguetes Geyser Tube en febrero de 2007. [17] En octubre de 2010, se estableció un récord mundial Guinness de 2865 géiseres simultáneos en un evento organizado por Perfetti Van Melle en el SM Mall of Asia Complex, en Manila , Filipinas. [18] Este récord fue superado posteriormente en noviembre de 2014 por otro evento organizado por Perfetti Van Melle y Chupa Chups en León, Guanajuato , México, donde se encendieron 4334 Mentos y fuentes de soda simultáneamente. [19]
La erupción se debe a una reacción física , no a una reacción química . La adición de Mentos provoca la rápida nucleación de burbujas de gas de dióxido de carbono , desgasificando la solución: [2] [20] [21] [22] [23]
La conversión del dióxido de carbono disuelto en dióxido de carbono gaseoso forma burbujas de gas que se expanden rápidamente en el refresco y empujan el contenido de la bebida fuera del envase. Las mediciones experimentales sugieren que en este experimento se producen hasta 14 millones de burbujas por litro de refresco. [20]
Los refrescos carbonatados contienen niveles elevados de dióxido de carbono bajo presión. La solución se sobresatura con dióxido de carbono cuando se abre la botella y se libera la presión. En estas condiciones, el dióxido de carbono comienza a desgasificarse de la solución, formando burbujas de gas.
La energía de activación para la nucleación de burbujas (formación de burbujas) depende de dónde se forme la burbuja. Es muy alta para las burbujas que se forman en el propio líquido (nucleación homogénea), y mucho más baja si el crecimiento de la burbuja se produce dentro de pequeñas burbujas atrapadas en alguna otra superficie ( nucleación heterogénea ). La nucleación y el crecimiento de burbujas en bebidas carbonatadas casi siempre ocurren por nucleación heterogénea: difusión de dióxido de carbono en burbujas preexistentes dentro de la bebida. [2] [10] [24] [25] Cuando el gas disuelto se difunde en burbujas que ya existen en un líquido, se denomina nucleación de burbujas de tipo IV. [10] Cuando se libera la presión de una botella de refresco al abrirla, el dióxido de carbono disuelto puede escapar a cualquier pequeña burbuja ubicada dentro de la bebida. Estas burbujas ya formadas (que son sitios de nucleación) existen en cosas como pequeñas fibras o grietas no humectables en los lados de la botella. [10] [24] [25] Debido a que normalmente hay muy pocas burbujas preexistentes, el proceso de desgasificación es lento. Los caramelos Mentos contienen millones de cavidades, de aproximadamente 1-3 μm de tamaño, [26] [10] que permanecen sin humedecer cuando se agregan a un refresco. Debido a esto, la adición de caramelos Mentos a una bebida carbonatada proporciona una enorme cantidad de burbujas preexistentes en las que puede escapar el dióxido de carbono disuelto. Por lo tanto, agregar caramelos Mentos a una bebida carbonatada introduce millones de sitios de nucleación en la bebida, lo que permite una desgasificación lo suficientemente rápida como para soportar un chorro de espuma que sale de una botella. Si bien un caramelo Mentos contiene millones de cavidades, es probable que solo alrededor de 100.000 cavidades generen activamente burbujas en cualquier caramelo Mentos colocado en una bebida carbonatada. [20] [26]
Las burbujas preexistentes permiten que la reacción se produzca sin necesidad de que se formen burbujas dentro del propio líquido (nucleación homogénea). Debido a que los sitios de nucleación de tipo IV (como los que se encuentran en los Mentos) permiten que la reacción se lleve a cabo con una energía de activación sustancialmente menor, los caramelos Mentos pueden considerarse apropiadamente un catalizador del proceso. [10] Como otro ejemplo, dejar caer granos de sal o arena en la solución proporciona sitios de nucleación de tipo IV, reduce la energía de activación en comparación con la de la nucleación homogénea y aumenta la tasa de desgasificación del dióxido de carbono.
Las características físicas de Mentos (rugosidad de la superficie) tienen el efecto de reducir drásticamente la energía de activación para la formación de burbujas de dióxido de carbono, de modo que la tasa de nucleación se vuelve extremadamente alta. La energía de activación para la liberación de dióxido de carbono de Diet Coke mediante la adición de Mentos es de 25 kJ mol −1 . [23] La formación de espuma se ve favorecida por la presencia de aditivos alimentarios como el benzoato de potasio , el aspartamo , los azúcares, el ácido cítrico y los saborizantes en Diet Coke, [21] todos los cuales influyen en el grado en el que el agua puede formar espuma. [21] [13] [15] [18] Se ha afirmado que la gelatina y la goma arábiga en el caramelo Mentos mejoran la fuente, [13] [15] [27] pero los experimentos han demostrado que estos aditivos de caramelo no afectan a la fuente. [2]
La reacción de nucleación puede comenzar con cualquier superficie heterogénea, como la sal de roca, pero se ha descubierto que los Mentos funcionan mejor que la mayoría. [1] [15] [18] Tonya Coffey, física de la Appalachian State University , sugirió que el aspartamo en las bebidas dietéticas reduce la tensión superficial en el agua y provoca una reacción más grande, pero que la cafeína no acelera el proceso. Sin embargo, los experimentos han demostrado que algunos sólidos disueltos que aumentan la tensión superficial del agua (como los azúcares) también aumentan la altura de las fuentes. [21] Además, también se ha demostrado que la adición de ciertas concentraciones de alcohol (que reduce la tensión superficial) a las bebidas carbonatadas disminuye la altura de las fuentes. [26] Estos resultados sugieren que los aditivos sirven para mejorar la altura de los géiseres no disminuyendo la tensión superficial, sino mediante algún otro mecanismo. Una posibilidad es que los aditivos disminuyan la coalescencia de las burbujas, lo que conduce a tamaños de burbujas más pequeños y una mayor capacidad de formación de espuma en el agua. [28] [29] Por lo tanto, la reacción del géiser seguirá funcionando incluso utilizando bebidas azucaradas, pero la dieta se utiliza comúnmente tanto por el bien de un géiser más grande como para evitar tener que limpiar el residuo más pegajoso que deja un refresco azucarado. [22] [30]
Se han propuesto explicaciones adicionales de por qué los refrescos dietéticos superan a los refrescos regulares en este experimento. Por ejemplo, se ha sugerido que la mayor viscosidad de los refrescos regulares en comparación con los refrescos dietéticos podría inhibir la formación de la fuente en los refrescos regulares, lo que da lugar a fuentes más cortas. [21] [31] También se ha sugerido que las espumas más estables observadas en los refrescos dietéticos en comparación con los refrescos regulares podrían contribuir a los géiseres más altos observados en los refrescos dietéticos. [20]
Aunque la Coca-Cola Light y los Mentos son la forma más común de hacer un géiser de soda, no son las únicas opciones. Muchos consideran que la Coca-Cola Light es la opción óptima. Si bien se ha estudiado la Coca-Cola Light y se ha sugerido que tiene el efecto más fuerte, [31] al menos otro estudio ha demostrado que todas las gaseosas light funcionan esencialmente igual de bien dentro del error experimental. [21] Sin embargo, cualquier bebida carbonatada funcionará. [32] En cuanto a los Mentos, muchas cosas funcionan para nuclear bebidas carbonatadas, como otros dulces, esferas de metal y cerámica, [33] e incluso arena. [34] [35]
