¿Agregar hielo al agua mineral con gas prolonga la 'efervescencia' de la solución antes de que la bebida se vuelva plana?

Question

Según mi entendimiento, la bebida carbonatada pierde su contenido de $\ce{CO2}$ en forma de burbujas de gas que le dan a la bebida su 'efervescencia'. La pérdida de $\ce{CO2}$ ocurre debido a la baja solubilidad del ácido carbónico formado durante la carbonatación, lo que resulta en un exceso de $\ce{CO2(g)}$ no reaccionado que queda atrapado en el contenedor al embotellarlo y escapa al abrirlo:

$$\ce{H2O(aq) + CO2(g) -> H2CO3(aq) + CO2(g)}$$

La temperatura y el volumen del solvente juegan un papel crítico en la solubilidad de la materia.

¿La disminución de la temperatura y el leve aumento del solvente causado por el cubo de hielo agregado a una bebida carbonatada expuesta al aire haría que la solución permanezca 'efervescente' por más tiempo que la misma solución a temperatura ambiente sin aumento del solvente?

Answer 1

Dejame tocar ligeramente el tema de los sitios de nucleación y el hielo. Mientras uno observa burbujas formándose en el hielo en el vaso, estas continúan formándose también en el vaso.

En cambio, bien se podría preguntar sobre el impacto de la temperatura en la liberación del dióxido de carbono, y termodinámicamente eso se reduce a la solubilidad del dióxido de carbono en agua. Dado que esto es de gran importancia para la industria de los refrescos, el estudio se remonta a cierto tiempo. R. Wieb y V.L. Gaddy, "La solubilidad del dióxido de carbono en agua a diversas temperaturas desde 12 hasta 40 grados y a presiones de hasta 500 atmósferas - Fenómenos críticos', Journal of the American Chemical Society 62 815-817 (1940) muestra curvas de solubilidad medidas cerca de las temperaturas de interés. Se debe notar el aumento en la solubilidad a medida que la temperatura desciende desde la temperatura ambiente hacia cero C.

Mientras el dióxido de carbono está sobresaturado en el agua de soda, la fuerza impulsora se relaciona con la diferencia entre la sobresaturación y el límite de solubilidad. A medida que la temperatura disminuye, la termodinámica favorece la retención de más dióxido de carbono, que luego saldrá en tu (más cálida) boca, dándote esa 'efervescencia'.

Además, al ignorar los sitios de nucleación en el hielo siendo mucho mejores que en el vaso, a medida que la temperatura disminuye, la cinética de la nucleación se verá al menos parcialmente suprimida también.

¡Además, me gusta mi soda (y cerveza) fría, no caliente!

Answer 2

Tu análisis de la situación es incorrecto. La mayor parte del dióxido de carbono en la solución está presente como gas disuelto, no como ácido carbónico. Recuerda que la bebida estaba bajo presión cuando fue empaquetada. Cuando el líquido se vierte en un vaso ya no hay una gran presión de dióxido de carbono y la bebida (solución) se vuelve sobresaturada con dióxido de carbono. Agregar cubitos de hielo crea sitios de nucleación que promueven que el gas disuelto sobresaturado forme burbujas y libere dióxido de carbono en la atmósfera. Por lo tanto, agregar hielo hace que la bebida pierda carbonatación más rápido.