汽水共腾,大家可能在生活中经常遇到这样的现象:打开汽水瓶盖,汽水里的二氧化碳气泡会大量地涌出,并迅速形成泡沫。那么,这些汽水中的二氧化碳气泡具体是怎样形成的呢?其实,这是一个物理化学的过程。
一般来说,汽水瓶中装有二氧化碳气体,而二氧化碳是一种不稳定的气体,很容易从液态状态向气态状态转化。当打开汽水瓶盖时,与外界相联系的气体的压强迅速降低,而液体中二氧化碳的溶解度受到气体压力的影响,压力越低,二氧化碳在液体中的溶解度就越低。于是,瓶内的二氧化碳气体便不再完全溶解在水中,而是从液体中逸出,迅速升入瓶口处,形成大量泡沫。
而这个现象所依赖的物理化学原理就是 Henry定律。Henry 定律指出,在一定的溶解度下,气体的溶解量与其分压成正常比例。也就是说,当二氧化碳气体压力降低时,其在液体中的溶解量就会减少,这个时候从液体中逸出,形成气泡。
有趣的是,这个过程还是一个温度敏感的过程。当温度下降时,液体的溶解度会增加,气体溶解的数量会减少,容易出现汽水共腾现象。而当温度升高时,二氧化碳气体在液体中的溶解度会增加,就不容易形成气泡,共腾现象就不那么明显。
汽水共腾这个现象,在化学原理知识的基础上,我们可以用一个更为通俗易懂的解释方式来描述它:就像你在泳池的浅水区放了一个小炸弹,然后这个小炸弹爆炸了,周围的水就会立刻飞起来,这是因为水中的气体在爆炸前遭受到的压力突然减少,就像汽水瓶中的二氧化碳溶解度一样。