Ментос или урок химии

Пару лет назад интернет буквально наводнился видеороликами, демонстрирующими бурную реакцию между мятными конфетами и диетической колой. Бросая конфеты в бутылки, экспериментаторы устраивали фонтаны, запускали ракеты и т.п. Разумеется, для объяснения эффекта стали выдвигаться самые разные теории. Одна из самых простых (и первая пришедшая мне в голову) - реакция между напитком, имеющим кислотную реакцию, и таблеткой, содержащей щелочные компоненты. Однако объяснить, почему наиболее бурно реакция протекает именно с диетической версией напитка, никто толком не мог.

Первыми дать научное объяснение популярному явлению попытались авторы популярной телепрограммы Разрушители легенд. Выпуск этой передачи, в котором рассматривается реакция Ментоса и колы регулярно повторяют по русской версии Discovery Channel и по каналу ТВ3. По итогам своих экспериментов разрушителей установили, что на самом деле вклад кислотно-основной реакции в образование фонтана невелик. Главную же роль играют компоненты напитка (в частности используемый в диетической коле подсластитель аспартам), а также состав и характер поверхности конфеты.

Более систематическое научное объяснение реакции колы с мятными конфетами появилась совсем недавно. Соответствующая статья была опубликована Тоней Коффи из Аппалачианского университета в июньском выпуске American Journal of Physics (к сожалению, статья доступна только подписчикам, но ее краткое изложение можно найти на сайте New Scientist. Среди прочего было изучено влияние на протекание реакции компонентов колы и конфет, шероховатости поверхности конфеты, температуры газировки и продолжительности реакции. В частности, эксперименты проводились с разными сортами напитков и конфет. Вместо конфет также использовалась соль, песок и жидкое моющее средство.

В целом исследования Коффи подтвердили выводы Разрушителей легенд. Наиболее мощные фонтаны (7 метров) давали мятные и фруктовые конфеты Ментос и диетическая кола, как с кофеинов, так и без. Главными же факторами, влияющими на интенсивность выделения углекислого газа, оказалась форма и шероховатость конфет, а также поверхностное натяжение напитка. Вклад кислотно-основной химической реакции, по данным Коффи, пренебрежимо мал, поскольку pH напитков в процессе эксперимента не меняется.

Используя подведенную под эксперименты с колой научную основу, рискну дать несколько советов по повышению эффективности ракет на мятно-газированной тяге.

Во-первых, нужно использовать наиболее шероховатые конфеты (сразу вспоминается советский Холодок), поскольку развитая поверхность с многочисленными неровностями способствуют интенсивному зарождению пузырьков газа. С гладкими глазированными конфетами хорошего фонтана не получить.

Во-вторых, конфеты должны быть достаточно крупными, чтобы быстро опускаться на дно. В этом случае пузырьки газа, поднимающиеся с находящейся на дне конфеты, служат центрами образования новых пузырьков. Это подтверждается экспериментами - истолченные в порошок конфеты медленно опускались на дно и давали фонтан высотой всего 30 см.

И, в-третьих, нужно внимательно читать данные о составе газировки и конфет. Низкое поверхностное нятяжение жидкости облегчает выделение из нее растворенного газа. Измерить поверхностное натяжение вне лаборатории непросто, но достаточно знать, что способностью снижать его обладают содержащийся в диетической коле подсластитель аспартам (E-951) и входящий в состав как газировки, так и Ментоса гуммиарабик (E-414). Обычная кола с сахаром и конфеты без гуммиарабика показали себя в экспериментах значительно хуже.

Учитывая, что в российских магазинах продается огромное количество напитков с аспартамом вместо сахара и конфет для свежего дыхания, не удивлюсь, что рекорд диетической колы и Ментоса удастся побить с помощью какого-нибудь химического лимонада и современного варианта Холодка.