Denís Paredes Roibás / José M.ª Gavira Vallejo
Las bebidas carbónicas, como su nombre indica, contienen CO2 disuelto. Es bien sabido que agitándolas se puede producir un “géiser”, pero se obtiene el mismo efecto añadiendo al líquido ciertos caramelos, especialmente los de la marca Mentos.
El experimento
Se apilan los caramelos por algún procedimiento. Por ejemplo, se pueden introducir en un tubo de ensayo o en un cilindro hecho de papel o cartón. La idea es poder echar la columna de caramelos de una vez en la botella. Si el refresco no está frío el experimento saldrá mejor. Se abre la botella y se agrega la pila de caramelos. Se formarán muchas burbujas que al salir arrastrarán el refresco.
Fundamento
Hay gases con una altísima solubilidad en agua, como el NH3. El CO2 es bastante menos soluble que el NH3, pero mucho más que otros gases como por ejemplo el O2.
Las bebidas carbónicas tienen mucho CO2 disuelto. De hecho, cuando están cerradas contienen más cantidad de CO2 que la que corresponde a la solubilidad de este gas a presión atmosférica, ya que normalmente los gases son más solubles en los líquidos cuando están sometidos a presiones elevadas (ley de Henry). Dentro de las botellas de bebidas carbónicas la presión es mayor que la atmosférica. Cuando se abre la botella, la presión disminuye (tiende a igualarse con la atmosférica) y el gas empieza a salir del líquido porque su solubilidad se hace menor. El proceso no es químico, sino físico:
CO2(aq) ⟶ CO2(g)
Normalmente, el gas saldrá lentamente, pero es posible acelerar su salida por varios procedimientos. La agitación es uno de ellos. En la producción de una burbuja, lo que más cuesta es la fase inicial del proceso. La formación (nucleación) de burbujas es un proceso que, como todos los procesos, requiere de cierta energía de activación. Cuando se abre una botella de bebida carbónica, las burbujas se van formando a una velocidad relativamente baja porque la energía de activación media del proceso es alta. Las burbujas pequeñas necesitan una energía para ir formándose relativamente grande, energía que va disminuyendo a medida que van creciendo. Pero la agitación introduce muchas burbujas pequeñas en el interior del líquido a las cuales se puede incorporar más fácilmente el gas disuelto que si tuviera que formar burbujas nuevas.
Por otro lado, se requiere más energía de activación para la formación de una burbuja en el interior del líquido que en alguna superficie (puede observarse a simple vista cómo las burbujas tienden a surgir en las paredes de la botella). Normalmente, cuanto más rugosa, porosa o heterogénea sea la superficie, mejor se formarán las burbujas, es decir, mejor cataliza la superficie el proceso de nucleación. Eso puede constatarse fácilmente agregando sal, arena o helados a una bebida carbónica.
En particular, se ha comprobado que cierto tipo de caramelos añadidos a determinadas bebidas carbónicas provocan tantas burbujas que, debido a la expansión, empujan el contenido de la botella fuera de ella a modo de géiser. Estos caramelos reducen muy acusadamente la energía de activación de la formación de burbujas de CO2, si bien lo hacen muy bien en ciertas bebidas carbónicas y no tan bien en otras, sin que esté todavía completamente claro por qué. En cualquier caso, el hecho sugiere que hay muchos fenómenos concomitantes que explicarían el fenómeno.
Por un lado estarían las características texturales de la superficie de estos caramelos, especialmente su rugosidad. Se ha comprobado que si a estos caramelos se les quita la capa más externa que los recubre, el efecto decae mucho. Por otro, influyen los aditivos de estas bebidas (como el aspartamo de los refrescos dietéticos) y también del caramelo (goma arábiga, gelatina…). Los aditivos que reducen la tensión superficial del agua aumentan la formación de burbujas pero, paradójicamente, algunos de estos aditivos también favorecen la nucleación, por lo que se ha pensado que, más que una cuestión de modificación de la tensión superficial, puede tratarse de interacciones del aditivo con las burbujas que supongan la disminución de la tendencia a la coalescencia (unión) de las mismas.
Variantes
El experimento funciona con varias marcas de caramelos y con cualquier refresco con gas (incluso agua mineral con gas), pero los resultados varían mucho.
Es particularmente atractivo hacer el experimento con agua tónica, de noche y usando una lámpara de luz ultravioleta (también llamada de luz negra). La razón es que la tónica contiene quinina, que emite fluorescencia azul al recibir radiación UV. Esto se debe a que, tras la excitación electrónica que se produce en la quinina, viene la relajación. Esta relajación se produce por el mecanismo llamado fluorescencia, que supone emitir fotones de energía algo menor a la de los fotones excitadores, y de ahí el color azul.
Referencias
- Soda geyser. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Soda_geyser.
- C. Wight. Why does a shaken soda fizz more than an unshaken one? Scientific American, 2016. https://www.scientificamerican.com/article/why-does-a-shaken-soda-fi/.
Imagen de cabecera: K. Shimada (CC BY-SA 3.0).
Este experimento pertenece al libro:
Denís Paredes Roibás, José M.ª Gavira Vallejo: 125 experimentos de química insólita para la Enseñanza de Física y Química. Triplenlace.com, 2025. https://triplenlace.com/aula-libros/125eqi/ .
