可乐喷泉现象及其解释

可乐喷泉实验及其解释

彭祎昀

（长沙市明德中学湖南长沙 410008）

摘要：可乐喷泉是网上流传很广的一个趣味实验，它有可能对人们的身体造成伤害。它产生的原理和合理是解释是：曼妥思糖粗糙的表面使二氧化碳的过饱和溶液（可乐）变得很不稳定，短时间内释放大量的二氧化碳气体。

关键字：可乐喷泉；曼妥思；阿拉伯胶；二氧化碳过饱和溶液

近来网络热传巴西的一个小男孩因为将曼妥思薄荷糖与可口可乐（健怡）一起食用而死亡，而且据说一年前同样的事故发生在巴西的另一个男孩身上。根据事故，很多网友用可口可乐加曼妥斯薄荷糖进行了试验，在其上传的视频中显示了四五颗曼妥思糖（Mentos）放进两升装的健怡可乐（Diet Coke）后所产生的美妙效果。视频显示，可乐在糖果的作用下，会大量喷发，形成的水柱高达两米。

（视频地址：/show/xpYM8ZeUERfROK7_.html）

这个影片引起网友及学生们的兴趣，也造成曼妥斯糖族的恐慌，担心食用曼妥斯糖时，若不经意地同时饮用可乐，两者可能会在胃中反应，产生喷泉效应，伤害身体。

图一：曼妥思薄荷糖图二：加入五颗曼妥思糖图三：喷泉效果

作为化学教师，在觉得这个现象神奇的同时，也很想了解其中的原因，而且这个实验可以作为人教版选修1第二章第一节《合理选择饮食》这节课的导入材料。于是我在网上和图书馆搜集了相关资料，很多人看过视频后都对可乐的饮用安全提出了质疑，可口可乐公司针对人们的担心，在网上发表了解释和说明，他们讲：“饮料中的二氧化碳与糖的表面（糖的表面有一种特点就是比较疏松，比

较容易吸水）产生一种浸透作用，就会产生大量泡沫，这种现象是一种很简单的物理现象。我们吃糖的时候绝对不会出现这种现象，因为人吃糖的时候，把糖放在嘴里，通过咀嚼和唾液作用，糖表面马上会被破坏，也就是所谓的产生大量泡沫的这种渗透作用是不会在现实中共同食用这两种食物的时候产生的。我们做实验的时候会看到这种现象，但是这种现象和现实中吃这两种东西是完全不同的概念。”显然，可口可乐公司这样的解释还是不能让人特别放心。

网络上流传最广的关于曼妥思使可乐产生喷泉的解释是：“因为曼妥思糖包含有阿拉伯胶，此物质会造成可乐中水的表面张力减小，并破坏二氧化碳与水分子间的作用力，使溶于可乐中的二氧化碳，瞬间大量释出，造成可乐瓶内的气体压力骤然上升，而将可乐推排出瓶口，产生喷泉效应。”

然而，更加权威的解释是：此喷泉效应主要并非因为曼妥思糖内阿拉伯胶的存在，致使可乐饮料的表面张力减小。可乐或汽水的制备与生产，乃是利用亨利定律的原理。制备时，将二氧化碳溶入饮用水后，再添加糖类物质及不同口味的调味料，混和而制得。根据亨利定律，在定温下，溶入水中之气体的量，与水面上之气体的分压大小成正比。故调制汽水时，常规以数个大气压的二氧化碳通入水中，使大量的二氧化碳气体得以溶入水。罐装完后的易拉罐汽水，其水面上约有 2～3 大气压的二氧化碳。曼妥思糖(Mentos)原是荷兰的一种糖果，在上个世纪50 年代开始销售，当前是由Perfetti Van Melle公司所生产。它的主要成分包括蔗糖(sucrose)、葡萄糖、葡聚糖粒(dextrin)、凝胶、玉米粉、天然口味添加剂及阿拉伯胶。其中，阿拉伯胶是一种含有多醣类阿拉伯酸(arabic acid)及其钙、镁与钾盐之复杂的混合物。阿拉伯胶的存在，是造成曼妥思糖具有柔软且黏著口感的主要成分，在类似的糖果产品中，阿拉伯胶的成分可能高达 45 ％。阿拉伯胶主要取材于生长在南亚与北非之A.arabica类的植物，本身是一种表面活性剂。

阿拉伯胶既是一种表面活性剂，可以帮助化学性质（极性）相差甚大的物质与水互溶，便可能有助于非极性的二氧化碳溶于极性的水中。因此，利用阿拉伯胶来降低水的表面张力，使原本已溶于水中的二氧化碳，从可乐或汽水中释放出来，并无法完整地解释曼妥思糖添加到可乐时，会造成可乐喷出瓶口的现象。

放入曼妥思时，可乐喷出瓶口的现象，其实仍与亨利定律有关。可乐瓶打开后，可乐液面上的二氧化碳分压，会从约 2～3 大气压骤然降低至大气中的二氧化碳的分压值（0.00033 大气压）。依据亨利定律，在定温下，汽水饮料内可溶入之气体的量，与此气体的分压成正比，故开瓶后，二氧化碳在可乐溶液内的溶入量（溶解度）将大为降低，也就是说开瓶后的可乐溶液，将处于二氧化碳的过饱和状态，溶液本身将极其不稳定。罐装制备时原来已溶入可乐饮料中的二氧化碳，在开瓶后，将逐渐溶出，从瓶口逸出，以致可乐开瓶数小时之后，将完全失去其美味，变成一瓶平淡无奇的糖水。在干扰源的存在下，处于不稳定状态的过

饱和可乐溶液，将更容易回归至稳定的平衡状态。摇晃可乐瓶的操作，对开瓶后的可乐饮料而言，便是一种干扰源，因此摇晃可乐瓶时，可看到许多气泡冒出可乐瓶口。曼妥思放入可乐瓶内的操作，亦是一种干扰源，会促使开瓶后之过饱和的二氧化碳溶液（可乐），回归到较稳定的状态，而释出二氧化碳。但是，仅将常规固体颗粒置入可乐瓶中，并不是一个有效的干扰源，这可用玻璃球珠放入可乐瓶的试验中得知，此试验所产生之气泡的量相当少，远比沸石放入可乐瓶内所产生的气泡少。

如前所述，曼妥思含有玉米粉、糖粒等微细的粒子成分，造成曼妥思颗粒的表面，在微观世界里极为粗糙。粗糙之固体表面的存在，常有助于反应的加速进行，就如同建筑工地的钢筋，在弯曲处最容易生锈一样，这主要是因为弯曲处的结构被严重破坏，使其表面较为粗糙所致。对开瓶后含有过饱和之二氧化碳的可乐饮料而言，粗糙的固体表面是极佳的干扰源。溶于饮料中过量的二氧化碳，将在曼妥思含有微细粒子的颗粒表面上，迅速溶出，产生二氧化碳气体。

另外，曼妥思置入可乐瓶内时，其表面的玉米粉、糖粒等微小粒子，亦会脱离曼妥思，进入可乐溶液中，这些微小粒子的表面，在微观世界里亦为粗糙，故可加速二氧化碳气体的溶出。因此，在置入曼妥思的短时间内，可乐瓶中将生成大量的二氧化碳，以致在瓶口造成喷泉现象。

粗糙固体表面，会使过饱和的二氧化碳加速溶出的事实，可由沸石置入可乐瓶的实验得到证实。沸石是一种不含阿拉伯胶的多孔性粒子，其置入可乐瓶内，却会产生类似曼妥思置入可乐瓶内的喷泉现象，故微观世界中粗糙的固体表面，应是促使开瓶后的可乐产生喷泉效果的主要原因，与曼妥思或阿拉伯胶没有直接关系。曼妥思在口内咀嚼后，进入胃中，其成分中的微粒，将被一层食物液体所包覆，而降低微粒之粗糙表面的反应能力。另外，可乐饮料进入口腔及食道时，不仅因体温使可乐温度上升，且口腔与食道内壁的体液、食道的鳞状上皮细胞、结缔组织和黏膜肌层、以及口腔的吞咽和食道的蠕动，都是处于过饱和状态之二氧化碳饮料的干扰源，使二氧化碳逐渐由饮料中释出，而有打嗝的现象。

故可乐进入胃内与曼妥思作用时，所产生之二氧化碳气体的量，将远不及影片中所显示的喷泉效应，应该不会对身体造成明显伤害。当然，习惯暴饮大量可乐，并立即吞食多颗曼妥思者，估计情况就可能不一样了，网上有人做过人体实验，其痛苦的表情就能够说明问题了。

参考文献

[1] 张哲政/user1/yeahearth/archives/2006/14329.html

[2] 端木守拙/userlog2/60179/archives/2007/455925.shtml

[3] 我乐网 /u46/v_MjExOTAxNzE.html