Chi non conosce la coca cola, ma chi è mai andato a leggere la sua composizione? Penso poche persone.
Avete mai notato come all'apertura di una lattina o di una bottiglietta di questa bevanda si forma una
effervescenza anomalmente abbondante, specialmente se la sua temperatura non è quella del frigorifero? Ebbene voglio svelarvi scientificamente la ragione di questo effetto molto gratificante e voluto espressamente dall'inventore americano di questo prodotto.
effervescenza anomalmente abbondante, specialmente se la sua temperatura non è quella del frigorifero? Ebbene voglio svelarvi scientificamente la ragione di questo effetto molto gratificante e voluto espressamente dall'inventore americano di questo prodotto.
Ma per capirci meglio dobbiamo cominciare ad imparare che cos'è la dissociazione elettrolitica.
Non voglio appesantire la spiegazione con pesanti teorie, per cui tratterò l'argomento in maniera specifica soffermandomi esclusivamente sull'anidride carbonica che si aggiunge a tutte le bevande gassate, coca cola in testa.
L'anidride carbonica ha formula CO2, cioè è costituita da un atomo di carbonio e 2 di ossigeno. Questo gas ha la capacità di legarsi ad una molecola di acqua dando luogo così all'acido carbonico la cui formula è H2CO3.
Cioè
H2O + CO2 ----> H2CO3
facile no? Ma neanche per sogno! Per la semplice ragione che l'acido carbonico scritto così proprio non esiste, o meglio esiste così solo se messo sotto pressione, per esempio intrappolato in una bottiglia; ed infatti per poter ottenere quella reazione chimica scritta sopra, devo proprio usare dei macchinari a pompa e tappare il contenitore immediatamente, altrimenti l'anidride carbonica se ne va all'aria.
Se io scrivo la reazione di cui sopra all'incontrario e cioè
H2CO3 ----> CO2 + H2O
riesco a descrivere la instabilità dell'acido carbonico. Ebbene questa reazione è istantanea!
Ma come, direte voi, il gas in una bottiglia di acqua minerale continua a frizzare per ore prima di esaurirsi del tutto.
E qui arriva un nuovo concetto che dobbiamo spiegare a puntino e cioè la dissociazione elettrolitica, che è un fenomeno comune a tutti gli elettroliti, vale a dire, acidi (come il cloridrico, il solforico, il nitrico, ecc.) alcali o basi o idrossidi che dir si voglia (come la soda caustica, la potassa caustica, l'idrossido di calcio, ecc.) ed i sali (come il cloruro di sodio, il nitrato di ammonio, ecc.). Ma prendiamo in esame il nostro acido carbonico:
succede che i due idrogeni attaccati ai due ossigeni, che potete vedere nella formula di struttura qui sopra, si staccano e vagano liberamente nell'acqua.
Potremo scrivere
H2CO3 ----> 2H+ + CO32-
avremo così ottenuto 2 cationi (H+) ed un anione (CO32-) liberamente vaganti nella soluzione acquosa. E' questa l'unica ragione per cui le bollicine nell'acqua minerale rimangono così a lungo a farci assaporare una fresca bevuta frizzantina. Cioè succede questo, se ancora avete le idee poco chiare: l'acido carbonico che si trova nell'acqua, nella birra, spumante, o quel che è, sopravvive temporaneamente grazie alla dissociazione elettrolitica che lo stabilizza, ma non appena un anione CO32- si reincontra con due cationi H+ ecco che si riforma la molecola di acido carbonico la quale istantaneamente si scinde in acqua ed anidride carbonica che va a formare le bollicine caratteristiche delle bevande gassate alcooliche e non.
H2CO3 ----> CO2 + H2O (reazione istantanea)
H2CO3 ----> CO2 + H2O (reazione istantanea)
Adesso andiamo a quantificare questa dissociazione elettrolitica, in altre parole ci chiediamo in che misura la reazione incorniciata di giallo qui sopra, sussiste. La comprensione di questo punto è essenziale per capire il perchè dell'aggiunta di un certo dannoso ingrediente della coca cola, bibita che stiamo prendendo in esame.
Scriveremo adesso
[H+]2 x [CO32-]
Ka = --------------------------
[H2CO3]
questa equazione va intesa così: dentro alle parentesi quadre poniamo le concentrazioni degli ioni idrogeno e carbonato al numeratore, e acido carbonico al denominatore, tenendo presente di elevare ad esponente, pari al numero stesso degli ioni messi in gioco; cioè acido carbonico e carbonato sono 1 ciascuno e dunque eleviamo per così dire alla 1, mentre gli idrogenoioni sono 2 e dunque eleviamo al quadrato, se fossero stati 3 o 4 avremmo elevato alla terza o alla quarta.
Bene. Questo rapporto matematico è una costante che noi chiamiamo Ka cioè costante di dissociazione “a” cioè acida; per un idrossido la costante sarebbe stata Kb, cioè costante basica. Dunque questa Ka è un numero bello e buono e fisso, ma fortissimamente influenzato dalla temperatura.
Cosa ci dice questa equazioncina? Ci dice che più alto è il numeratore, più grande è il numero K, cioè più roba si è dissociata; se invece prevale il denominatore che rappresenta l'acido carbonico non dissociato vuol dire che la dissociazione elettrolitica è scarsa, il materiale di partenza preferisce rimanere integro, non vuole dissociarsi. Questo è il principio della forza di un acido. Più esso si dissocia, più alto è il numeratore e più piccolo il denominatore, e quindi più grande è il numero Ka più l'acido è forte.
Ecco quindi che per l'acido solforico, nitrico, cloridrico, che sono acidi forti, dovremo aspettarci delle Ka molto alte, viceversa per acidi deboli o debolissimi come il borico, il citrico, l'acetico, la nostra Ka sarà piccolina. Nel caso dell'acido carbonico Ka vale 4 x 10-7 alla temperatura di 25°. E, ripeto ancora una volta, è un numero fisso, ben preciso e fortemente influenzato dalla temperatura: più è alta, maggiore esso sarà.
Fissato questo concetto, supponiamo ora di fare un piccolo esperimento che voi tutti avrete già provato chissà quante volte: ad un bicchiere di acqua minerale gassata aggiungiamo un po' di succo di limone che notoriamente contiene acido citrico: cosa succede? Succede che all'istante si forma una montata di effervescenza che in un attimo scompare: una specie di sbuffo di bollicine; perchè?
L'acido citrico è ovviamente un acido, fra l'altro debole, ma anche lui ha la caratteristica di dissociarsi in modo da mandare in soluzione 3 ioni H+ provenienti dai 3 gruppi -COOH che vedete a destra. Ebbene questi 3 idrogenoioni H+ cosa ti combinano? Vanno a sommarsi pari pari a quegli altri messi in gioco dalla reazione di dissociazione elettrolitica che avevamo visto prima, e cioè
H2CO3 -------> 2H++ CO32-
Letteralmente si sommano, ma siccome avevamo visto che
[H+]2 x [CO32-]
Ka = ----------------------------
[H2CO3]
succede che quell' H+ segnato di giallo e per giunta al quadrato, fa sbalzare verso l'alto il valore del numeratore, per cui di conseguenza, poiché Ka lo ripeto ancora una volta è una costante, deve di conseguenza aumentare anche il denominatore [H2CO3] in tal guisa da far sì che il tutto, cioè Ka non subisca nessuna variazione.
Per capirci meglio, io scrivo
6
3 = ------- sepperò al numeratore ci metto 18, affinchè 3 rimanga 3 dovrò scrivere
2
18 36
3 = ------- oppure 3 = --------- ecc.
6 12
E' chiaro questo concetto? E' fondamentale.
Torniamo al nostro acido carbonico [H2CO3] indissociato: affinchè quella Ka che avevamo visto valere 4 x 10-7 rimanga di tal valore, la concentrazione dell'acido carbonico indissociato elettroliticamente dovrà aumentare prodigiosamente a scapito di [H+] e di [CO32-].
Tutto questo che vi ho spiegato si riassume con parole tecniche dicendo che viene spostato a sinistra l'equilibrio di massa a causa dell'aumentato valore di ione a comune H+.
MA!!! C'è un MA grande e grosso: vi ricordate quando vi dicevo che l'acido carbonico non esiste così come viene scritto perchè immediatamente si scinde in anidride carbonica e acqua?
H2CO3 ----> CO2 + H2O
Bene, succede proprio questo, che l'acido carbonico indissociato che si riforma in virtù dell'aggiunta del succo di limone immesso nel bicchiere di acqua minerale, immediatamente, istantaneamente, si scinde per l'appunto in acqua ed anidride carbonica; ed è proprio quest'ultima la responsabile dell'improvvisa ed intensa formazione delle caratteristiche bollicine.
Se siete arrivati fin qua senza maledirmi, possiamo continuare prendendo in considerazione la formula della coca cola: fra le varie cose come caffeina, estratto di coca, estratto di cola, caramello, ed altri amenicoli vari, potrete leggere acido fosforico allo 0,2%.
Come sicuramente avrete già capito, la presenza di questo elettrolita è giustificata unicamente per realizzare il risultato di produrre all'apertura della bottiglietta un'incredibile fuoruscita di bollicine che tanto piace ai consumatori, specialmente in estate quando fa un caldo asfissiante.
vengono messi in soluzione e vanno ad aggiungersi a quegli idrogeni provenienti dalla dissociazione elettrolitica dell'acido carbonico con le conseguenze che abbiamo esaminato più che abbondantemente fino adesso.
Ma perchè proprio l'acido fosforico invece del citrico che è molto più naturale? Molto probabilmente per non alterarne il sapore, infatti il fosforico non ha nessun gusto, contrariamente agli acidi organici come l'acetico, il citrico, il malico che invece vengono percepiti dalle nostre papille gustative.
http://youtu.be/DCQc0IgHJnM
Ma quest'acido fosforico fa bene, fa male, che fa?
Non oso contrappormi ad una delle più grandi multinazionali del mondo, vi rimando solamente a tutta la letteratura che si trova su internet, in primis su you tube, dove ne vedrete delle belle.
Ciao
Flavio
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