Warum reagieren Mentos mit Coca-Cola?

Das Coke-Mentos-Experiment ist eines der populärsten wissenschaftlichen Experimente – und auch eines der bekanntesten. Es ist relativ einfach zu tun, weil die Materialien leicht verfügbar sind: Mit nichts als ein paar Mentos und einer Flasche Cola können Sie eine sofortige, explosive Reaktion auslösen, was dies zu einem sehr einfachen, aber sehr lustigen (wenn auch etwas chaotischen) Experiment macht.

Was passiert, wenn Sie Cola mit Mentos mischen?

Wenn Mentos mit Coca-Cola reagieren, ist die folgende Reaktion explosiv und bildet schnell einen Brunnen aus unter Druck stehendem Koks, der dann aus dem Flaschenhals spritzt und in die Luft schießt. Dieses Spektakel wird hauptsächlich durch eine physikalische Reaktion verursacht, die das gelöste Kohlendioxid schnell aus dem Getränk freisetzt.

Kohlendioxid ist die Kraft, die die Flüssigkeit in Sekundenbruchteilen aus der Flasche drückt. Dies geschieht, weil die Oberfläche von Mentos Tausende von mikroskopisch kleinen Poren, Gipfeln, Gruben und Kratern enthält – was wir also als glatte Außenhülle sehen, ist reine Täuschung.

Diese mikroskopischen Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche der Mentos dienen als Keimbildungsstellen, an denen sich Kohlendioxidblasen bilden. In diesen Taschen sammeln sich Tausende mikroskopisch kleine Kohlendioxidblasen an, die dann Lücken in der Flasche hinterlassen. Dies zwingt die Flüssigkeit zum Überlaufen und Herausschießen.

Geschwindigkeit und Druck sind ebenfalls wichtige Faktoren für die Explosivität von Koksbrunnen. Die Bildung von Kohlendioxidblasen ist wie eine Kettenreaktion, die sich exponentiell ansammelt, wodurch sich in Sekundenbruchteilen Druck aufbaut. Der schmale Flaschenhals verstärkt auch den Druck und die Geschwindigkeit, da er die Durchflussrate erhöht. Damit die gesamte Flüssigkeit durch die Öffnung austreten kann, muss dann auch der vorgelagerte Druck ansteigen, wodurch der Fluss des Kokses nach oben umgeleitet wird und – Sie kennen den Rest: Explosion.

Es gibt viele andere Faktoren, die die Höhe eines Sodabrunnens beeinflussen können, wenn Mentos mit Coca-Cola reagieren, z. B. die Viskosität der Flüssigkeit und das Vorhandensein anderer Chemikalien in der Mischung. Zum Beispiel, wenn Zitronensäure zu einer Soda-Mischung hinzugefügt wird, erhöht sich die Brunnenhöhe tatsächlich auf das bis zu sechsfache ihrer normalen Höhe.

Welche Chemikalie in Mentos lässt Coca-Cola explodieren?

Nicht nur die Oberflächen der Mentos reagieren mit Coca-Cola. Abgesehen von den mikroskopischen Strukturen auf der Außenseite der Mentos-Schalen gibt es mehrere Chemikalien, die Coca-Cola auf diese Weise explodieren lassen. Diese Chemikalien befinden sich sowohl in der Schale selbst als auch in der Soda-Mischung und tragen zur Bildung von Druckschaum bei. Hier sind einige der Chemikalien, aus denen die Schale besteht:

• Zucker: Die Mentos-Schale enthält Saccharose- und Glucosekomponenten, die innerhalb eines normalen Temperaturbereichs fest sind

• Aspartam: Dies ist ein künstlicher Süßstoff ohne Saccharid, der 200-mal süßer ist als Haushaltszucker oder Saccharose (C12H22O11). Während es chemisch und molekular Zucker ähnlich ist, hat es einen Stickstoff in seiner Zusammensetzung: C14H18N2O5

• Kaliumbenzoat: Dies ist ein Lebensmittelkonservierungsmittel, das das Wachstum von Pilzen und Bakterien verhindert. Es ist auch das Kaliumsalz der Benzoesäure

Diese Inhaltsstoffe wirken als Tenside und beschleunigen die Freisetzung von Kohlendioxidgas. Tenside senken die Oberflächenspannung zwischen zwei Flüssigkeiten, einer Flüssigkeit und einem Feststoff oder zwischen einem Gas und einer Flüssigkeit.

Wenn also ein Mento in etwas Koks getropft wird, löst der Säuregehalt der Soda-Mischung schnell seine Schale auf und setzt die Chemikalien frei. Ihre tensidischen Eigenschaften senken dann die Oberflächenspannung des Kokses, der die Wassermoleküle aufspaltet und dabei die Bildung von Kohlendioxidblasen erleichtert. In diesem Sinne dienen die Chemikalien in Mentos auch als Treibmittel, indem sie die schnelle Freisetzung von CO2-Gas erleichtern.

Mentos reagieren nicht nur mit Coca-Cola. Verschiedene Arten von kohlensäurehaltigen Getränken reagieren unterschiedlich auf Mentos: Selterwasser reagiert am schwächsten, während Diätkirsche Dr. Pepper am stärksten reagiert. Dies wurde in einem Experiment demonstriert, bei dem 15 Arten von kohlensäurehaltigen Getränken mit Mentos getestet wurden. Jede getestete Flasche hatte ein Fassungsvermögen von zwei Litern, und in jede Flasche wurden elf Mentos eingeführt. Eine Zwei-Liter-Flasche enthält etwa 15 Gramm gelöstes Kohlendioxid, das unter den richtigen Bedingungen in wenigen Sekunden zu 8 Litern Kohlendioxidgas wird.

Die Ergebnisse des Experiments sind in der folgenden Abbildung dargestellt:

Die Arten der gelösten Stoffe in der Soda-Mischung haben auch Auswirkungen auf die Höhe des Brunnens. Ein Experiment mit Selterwasser unter Zugabe verschiedener Arten gelöster Stoffe ergab folgende Ergebnisse:

• Aspartam erzeugte einen Brunnen bis zum Dreifachen der ursprünglichen Höhe
• Benzoat erzeugte ähnliche Ergebnisse wie Aspartam
• Citral erzeugte einen Brunnen bis zum Vierfachen der ursprünglichen Höhe
• Linalool erzeugte ähnliche Ergebnisse wie Citral
• Zitronensäure erzeugte einen Brunnen bis zum Sechsfachen der ursprünglichen Höhe

Wie ist die chemische Struktur von Coca-Cola?

Coca-Cola ist keine einzelne chemische Verbindung, sondern eine Mischung verschiedener Chemikalien. Diese Mischung wurde zuerst von einem amerikanischen Apotheker formuliert, John S. Pemberton, 1886 – obwohl es ursprünglich als Allheilmittel für häufige Beschwerden vermarktet wurde. Die ursprünglichen Inhaltsstoffe von Coca-Cola enthielten Kokain aus Kokablättern und koffeinreiche Extrakte aus Kolanüssen.

Die heutigen Zutaten von Coca-Cola classic sind etwas anders:

1. Kohlensäurehaltiges Wasser: Sie denken es vielleicht nicht, aber etwa 90% der Cola sind Wasser. Gelöstes Kohlendioxid macht nur 0,75% der Gesamtmasse aus.

1. Zucker oder Süßstoffe: Saccharose ist die Zutat, die den süßen Geschmack in Coke Classic liefert. Coke Zero und Diet Coke enthalten jedoch keinen Zucker. Stattdessen enthalten sie künstliche Süßstoffe wie Aspartam.

1. Lebensmittelfarbe: Die charakteristische Karamellfarbe von Coca-Cola ist nur künstliche Färbung. Ohne diese Lebensmittelfarbe würde das Getränk wie Wasser aussehen – das ist das Geheimnis von Coca-Cola Clear.

1. Phosphorsäure: Der scharfe Geschmack und die Herbheit dieses beliebten kohlensäurehaltigen Getränks stammen tatsächlich von der Phosphorsäure. Aber diese Chemikalie wird nicht nur wegen ihres würzigen Geschmacks verwendet; es hilft auch, das Wachstum von Bakterien und Schimmel zu verhindern.

1. Koffein: Dies verursacht den leicht bitteren Geschmack von Cola. Es ist jedoch nicht so stark wie das Koffein im Kaffee, das etwa drei- bis viermal so viel enthält.

1. Natürliche Aromen: Das ist die kryptische Essenz von Cola. Die genauen Inhaltsstoffe hier sind Teil der geschützten proprietären Geheimformel des Unternehmens, die sehr schwer zu duplizieren ist.

Warum reagieren Diet und Coke Zero besser auf Mentos?

Diet Coke und Coke Zero reagieren aufgrund der Abwesenheit von Zucker besser mit Mentos als normale Cola. Ein Mangel an Zucker macht die Soda-Mischung weniger viskos, da Süßstoffe wie Aspartam vorhanden sind, wodurch die Oberflächenspannung noch stärker als gewöhnlich gesenkt wird. Dies wiederum bedeutet, dass das Kohlendioxidgas schneller freigesetzt wird. Der Keimbildungsprozess ist auch schneller, was zu einem höheren Gasdruck führt.

Wir können sehen, wie viel besser Diet Coke und Coke Zero mit Mentos reagieren, wenn wir uns das Experiment ansehen, das wir zuvor gezeigt haben: beide dieser zuckerfreien Limonaden produzierten Brunnen, die 2,5 Meter überstiegen, während der Brunnen, der durch regelmäßige Cola produziert wurde, kaum 1,5 Meter erreichte. Kurz gesagt (oder besser gesagt, eine Mentos-Schale) sind Sodomischungen mit mehr Zucker viskoser, was ihre Reaktionen weniger stark macht.

Das Coke-Mentos-Wissenschaftsexperiment macht sicherlich Spaß – aber es ist auch chaotisch, daher empfehlen wir, es draußen oder in einem leicht zu reinigenden Raum wie einem Bad durchzuführen! Wenn Sie noch nicht sicher sind, ob Sie es ausprobieren möchten, kann es hilfreich sein zu wissen, dass das Experiment auch einige grundlegende Einblicke in die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Reaktanten bietet – es ist also auch ein lehrreiches Experiment!