Tutti sono a conoscenza dell’effetto che si verifica quando si agita una bottiglia di soda e poi la si apre, oppure quando la si passa a un amico ignaro che la apre inconsapevolmente: esploderà dappertutto. Tuttavia, il motivo di questo fenomeno potrebbe non essere quello comunemente spiegato. Si è soliti dire che agitare la bottiglia provochi un aumento di pressione, ma questa spiegazione non è del tutto convincente. Infatti, la bottiglia è un sistema chiuso e l’unico modo per aumentare la pressione al suo interno sarebbe stringerla o aggiungere pressione aprendola e forzando più liquido o aria al suo interno.
Per verificare questa teoria, basta stringere una bottiglia di cola, agitarla e poi stringerla nuovamente: dovrebbe essere altrettanto stringibile come prima, anziché improvvisamente pressurizzata e più difficile da stringere. Misurare la pressione potrebbe essere un’ulteriore conferma di questa teoria.
Ma cosa accade veramente? Le bottiglie di soda sono pressurizzate al di sopra della pressione atmosferica e le bollicine presenti provengono dal biossido di carbonio disciolto nel liquido. Il processo di carbonatazione coinvolge il biossido di carbonio incolore e inodore CO₂ disciolto nel liquido. Quando il biossido di carbonio viene aggiunto a una bottiglia o lattina sigillata contenente acqua, la pressione al suo interno aumenta e il gas si dissolve nel liquido, come spiega il Professore di Chimica e Biochimica Michael W. Crowder dell’Università di Miami in un articolo per The Conversation.
Il CO₂ presente sopra il liquido e quello disciolto raggiungono un equilibrio chimico, il quale implica che il tasso di dissoluzione del CO₂ nel liquido è uguale al tasso di rilascio del gas dal liquido, basandosi sulle quantità di CO₂ presenti sia nell’aria che nel liquido. Quando si apre la bottiglia, la pressione nell’aria sopra il liquido diminuisce per adattarsi all’ambiente circostante. A questo punto, l’acido carbonico H₂CO₃ si converte nuovamente in CO₂ e le bolle di gas si formano in superficie.
La velocità con cui il CO₂ si libera dipende dall’area superficiale del liquido. Ad esempio, versare il liquido direttamente sul fondo di un bicchiere aumenta drasticamente l’area superficiale rispetto a versarlo lentamente lungo i lati, mantenendo le bollicine più a lungo. Quando si agita una bottiglia di soda, si mescola il gas all’interno della bottiglia con il liquido. Poiché il liquido è già saturato, il CO₂ non può più dissolversi e forma bolle in tutta la bottiglia, aumentando l’area superficiale.
Senza agitare, l’unica superficie esposta è il collo della bottiglia. Ma agitando, le bolle si disperdono nel liquido, creando molte interfacce liquido-gas. Il biossido di carbonio disciolto si evapora rapidamente in ogni bolla, facendole espandere e spingendo il liquido fuori dalla bottiglia come una schiuma, come spiega Joe Schwarcz dell’Ufficio per la Scienza e la Società di McGill in un post sul blog.
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