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Il vulcano liquido
Nelle bevande frizzanti si formano le bolle perché vi viene sciolta anidride carbonica (CO2, un gas), che abbandonando il liquido forma cavità al suo interno. Ciò accade quando la quantità di CO2 disciolta è tanto grande che “non ce ne sta più” (o, per meglio dire, quando il liquido è sovrassaturo di gas).
Nei vini frizzanti l'anidride carbonica non viene aggiunta, ma si forma spontaneamente durante la maturazione del vino.
Si può giungere a questo punto perché l'aggiunta di anidride carbonica (carbonatazione) avviene a bassa temperatura. Questo permette di scioglierne una grande quantità (tanto maggiore quanto più fredda è l'acqua durante la carbonatazione) e ottenere una bibita più frizzante. Anche l'imbottigliamento avviene a bassa temperatura, in modo che quando i contenitori tornano a temperatura normale, la pressione al loro interno aumenta, impedendo che il gas si separi dal liquido. Quando il contenitore viene aperto a temperatura normale, la pressione diminuisce improvvisamente: un po' di gas si separa e si formano alcune bolle (a questo è dovuto il tipico sibilo che si sente quando si stappa la bottiglia di una bibita gassata). Tuttavia, anche se ce n'è “troppo”, la maggior parte del gas non riesce a svilupparsi, se non molto lentamente e ci vuole abbastanza tempo perché una bibita gassata lasciata a se stessa aperta perda la sua effervescenza. Se invece viene agitata vigorosamente si possono talvolta ottenere potenti getti di liquido spumeggiante.
Ciò accade in maniera spettacolare anche quando caramelle di un certo tipo vengono aggiunte a una cola dietetica, producendo un vero e proprio “vulcano liquido”. Non c'è alcuna reazione chimica coinvolta nel processo: l'anidride carbonica che si sviluppa così rapidamente era già tutta disciolta nella bibita, in semplice attesa di una condizione appropriata per liberarsi, non riuscendoci spontaneamente. Che cosa rende così difficile all'anidride carbonica liberarsi dall'acqua e formare rapidamente tante bolle, anche se ce n'è sciolta “troppa” e che cosa, all'aggiunta delle caramelle adatte alla cola dietetica, lo rende tanto facile?
Tutto dipende dalla tensione superficiale dell'acqua. Una molecola di acqua nel liquido è attratta molto fortemente da tutte quelle che le sono immediatamente vicine soprattutto a causa di un'interazione specifica chiamata legame a idrogeno. Poiché una molecola che si trova sotto la superficie dell'acqua è circondata da altre molecole in tutte le direzioni, essa è ugualmente attratta in ogni direzione e quindi su di essa non agisce nessuna forza. Al contrario, una molecola che si trovi esattamente sulla superficie dell'acqua subisce un'attrazione verso l'interno, non controbilanciata verso l'esterno a causa della mancanza di molecole soprastanti. Quindi mentre le molecole di acqua dell'interno si trovano in uno stato di equilibrio di forze, quelle superficiali non lo sono. Poiché i sistemi naturali tendono spontaneamente a raggiungere stati di equilibrio di forze (o avvicinarvisi il più possibile), l'acqua tende ad avere il minor numero possibile di molecole “fuori equilibrio” e per questo, ad esempio, le gocce assumono forma sferica. La sfera infatti è il solido con la superficie minima possibile rispetto al suo volume totale. La tensione superficiale esiste anche sulla superficie dell'acqua rivolta verso le bolle di gas in essa contenute, le quali tendono ad essere sferiche tanto quanto le gocce e per lo stesso motivo (avere il minor numero possibile di molecole d'acqua fuori dall'equilibrio di forze attrattive).
Le molecole di acqua sulla superficie si attraggono lateralmente le une con le altre per cui l'intero strato superficiale si comporta come una membrana elastica, che si piega sotto il peso di corpi leggeri posati su di essa o sotto la pressione di un gas, in modo simile alle pareti di un palloncino di gomma. Il piegamento genera una forza che sostiene il corpo posato sulla membrana o contrasta la pressione del gas. In pratica la superficie dell'acqua si comporta come la gomma di un palloncino, pieno di acqua (goccia) o pieno di gas (bolla). Così la “parete” d'acqua delle bolle oppone resistenza alla loro formazione e crescita. Poiché l'acqua ha una tensione superficiale molto alta anche in una bottiglia aperta o in un bicchiere le bolle si formano con difficoltà e ciò accade soprattutto in alcuni punti del fondo o delle pareti, da cui risalgono in colonne più o meno verticali. I punti di formazione delle bolle sono normalmente costituiti da asperità della superficie del contenitore, come per esempio residui calcarei del lavaggio o di fibre di cellulosa provenienti dai panni usati per asciugarli. Vicino ad essi l'attrazione fra la molecole di acqua si indebolisce, perché viene disturbata la rete dei legami a idrogeno, e quindi diminuisce localmente la tensione superficiale e quindi può avvenire la nucleazione delle bolle.
In conclusione, per avere un veloce sviluppo di gas da una bevanda gassata (o da qualunque liquido in cui sia disciolto un gas) bisogna ridurre la sua tensione superficiale. Questo è proprio l'effetto che si ottiene aggiungendo un certo tipo di caramelle a una cola dietetica. Le caramelle più efficaci sono particolarmente porose, affondano rapidamente nella bevanda e contengono gomma arabica (un componente di molti dolciumi). La loro porosità fa sì che la loro superficie di contatto con il liquido sia ruvida e molto estesa e quindi offra molti centri di nucleazione delle bolle. L'affondamento veloce permette una certa agitazione del liquido, che facilita il processo di formazione delle bolle. La gomma arabica ha proprietà tensioattive: quando si scioglie fa diminuire la tensione superficiale dell'acqua (tutte le sostanze schiumogene, come quelle dei detersivi, sono agenti tensioattivi). Infine, il fatto che proprio una bevanda dietetica subisca in modo così eclatante l'effetto delle caramelle è dovuto alla sostituzione dello zucchero con l'aspartame, che non solo è un dolcificante meno calorico, ma anche un tensioattivo migliore.
Che cosa vediamo oggi
L'effetto dell'aggiunta di certe caramelle a una cola dietetica "dal vivo".
Per saperne di più…
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