سنرى في هذه التّجربة التّفاعل الرّائع الّذي يحدُثُ عندما يلتقي مشروبٌ غازيّ بِقِطَعِ الحلوى "مِنتُوس".
الأَدَوَات
- مشروب غازيّ في قنينة – يُمكِنُ أن يكونَ أيضًا مشروبًا مُحَّلًى بالسُّكَّر أو مشروب دايت. يُفضَّل الدَّايت، لأَنَّهُ أقلُّ التصاقًا.
- قطع حلويات مِنتوس / حجارة ملح (اُنظروا الشَّرح).
- ورق بريستول
- مقص
- ورق لاصق
مجرى التَّجربة
يمكِنُ رؤية مجرى التَّجربة في الفيلم القصير التّالي:
الشَّرحُ
أَوَّلًا، ولأَنَّ التّجربة مشهورة جِدًّا، وهنالك تفسيرات كثيرة خاطئة في الإِنترنتّ، نبدأُ بما لا يحدُثُ في التّجربة: هذا ليس تفاعلًا بين حامض (الكُولا) وقاعدة (المنتوس). عمليًّا، لا يوجد أَيُّ تغيير في درجة حموضة (pH) الكولا قبل التَّفاعل وبعده. كما أَنَّهُ لا يحدُثُ أَيُّ تفاعل بين الكَفائين الموجود في الكُولا وبين قطعة الحلوى، ويحدُثُ التَّفاعُلُ نفسُهُ في مشروبات غازيّة بدون كفائين أَيضًا.
ما يحدُثُ حقيقةً في الكولا، وبتأثير المنتوس هو إِطلاقٌ سريع لثاني أُكسيد الكربون، أَيِ "الغازات" مِنَ السَّائل الفَوَّار. يُؤَدِّي الإطلاق السّريع إلى اندفاع السّائل لارتفاعٍ مُلفِتٍ للنَّظر قد يَصِلُ إلى سبعة أَمتار. ويبقى في نهاية التّفاعل مع كولا عادِيّة بدون فقاقيع، كما يظهَرُ في نهاية الفيلم القصير.
ما الّذي يؤدِّي إلى إطلاق ثاني أُكسيد الكربون مِنَ السَّائل بسرعة؟ السَّبَبُ مُرَكَّبٌ من دمج عدّة عوامِلَ تتلخَّصُ بسؤالٍ أَساسيّ واحد – ما الّذي يُؤَدِّي إلى أَنْ تكبُرَ فقّاعات ثاني أُكسيد الكربون أَسرع؟ وبلغة علميّة، نسأل ما سَبَبُ تطوُّرِ أَنوِيَةِ النُّمُوّ (Nucleation Sites) في فقّاعات الغاز.
عملِيًّا، يدورُ الحديثُ عن دمج عِدّة عوامل. الأَوّل هو أَنَّ مساحة السّطح الخشنة لحلوى المنتوس تُكَوِّنُ نسبةً عالية جِدًّا للمساحة مقابل الحجم، لذا تُزوِّدُ قِطَعُ الحلوى وَسَطًا ممتازًا لزيادة سريعةٍ لفقّاعات ثاني أُكسيد الكربون. خشونة حلوى المنتوس هي ميكروسكوبيَّة – الكثير مِنَ الشقوق والأَجران الصّغيرة جِدًّا، والّتي يمكِنُ لثاني أُكسيد الكربون أن يلتَقِيَ ويتَّحِدَ في فقّاعَةٍ. يُعيق المسطَّح الخَشِنُ الجذب القطبيّ بين جزيئات الماء، لذا تَكُونُ مقاومة فقّاعة الغاز صغيرةً. وكذلك، فإِنَّ قِطَعَ الحلوى مضغوطة وثقيلة نسبيًّا، لذا فهي تترسَّبُ سريعًا في السَّائل غير الكثيف، خَاصَّةً في الكولا مثلًا.
وأَظهَرَتِ الفُحُوصات أَنَّ التّفاعُلَ نفسَهُ يحدُثُ مع حلوى مِنتوس من أَنواعٍ إِضافيّة، بشرط أَن يكونَ سطحُ قطعة الحلوى غيرَ مَطلِيٍّ من قبلُ. لهذا السَّبب، فإِنَّ منتوس الفواكه أَقلُّ نجاعةً بكثير من منتوس النَّعناع لتحضير نوافير الكُولا. بالمناسبة، عند إِدخال حَجَرٍ مِنَ الملح البيتيّ العاديّ (كالّذي يمكِنُ جمعُهُ مِنَ البحر الميّت) إلى قنّينة كولا، يكونُ التّفاعل أَفضل مِنَ المنتوس، بِسَبَبِ المبنى الخَشِنِ جِدًّا للملح.
يتسبَّبُ الرُّسوب السّريع للحلوى بأَن تتلامس مع كمِّيَّةٍ كبيرة نسبِيًّا مِنَ السَّائل خلال فترة قصيرة. في تجربةٍ مشابهة، استعملوا فيها قِطَعًا مِن حلوى منتوس المهروسة، والّتي ترسبت بِبُطءٍ في القاع، كانَ التّأثير، الّذي تمّت مشاهدَتُهُ، أَقلَّ إِثارةً.
تحتوي قِطَعُ الحلوى على صمغ عربيّ، والمعروف كمادّة تُضعف التّوتُّر السَّطحيّ للسَّوائل وتساهم في التّأثير المثير للإعجاب. وأَخيرًا، يوجد في الكولا دايت مُحَلٍّ اصطناعيّ بٱسم إسبرتايم، والّذي يُضعف بدوره التّوتُّر السّطحيّ للسَّائل، لذلك فالتّفاعل في الكولا دايت يكون أَقوى مِنَ التّفاعل الّذي نراه في الكولا العادِيّة. عمليًّا، فإِنَّ ظاهرة نافورة الرّغوة لا تحدُثُ في الصُّودا بدون مُحَلِّيَاتٍ. يُساعِدُ المـُحَلِّي الطّبيعيّ (السُّكَّر) أَوِ الاصطناعيّ (إسبرتايم) في "حبس" فقّاعات ثاني أُكسيد الكربون في السَّائل، بكونه يُضعِفُ التَّوتُّر السّطحيّ للماء ويمنع تكوين أَنويةِ نُمُوٍّ غازِيّة، تمامًا كما يفعَلُ الصَّابون – رَغوةُ الصّابون هي عمليًّا فقّاعات غازٍ صغيرة محتجزة داخِلَ الماء.
مِنَ الجَديرِ ذِكرُهُ
أَصبح دمج المنتوس والكولا شَبيهًا "بِالرّياضة" المسلِّية في أَماكِنَ كثيرة مِنَ العالم. الرّقم القياسيّ العالميّ من نصيب مجموعةٍ مِنَ البلجيكيِّين الّذين كوَّنُوا 1,300 "ثَورانٍ" متزامِنٍ للكولا والمنتوس. بعضُ الأَشخاص قاموا بتجميع سيّارة تعمل بواسطة المنتوس والكولا، والمجتمع العلميّ أَيضًا لم يهمِلِ الظّاهرة (ملخَّصُ المقال بالإنكليزيّة).
يُوصَى في هذا السِّياق أَيضًا، بمحاولة إِجراء التّجربة بركان مِنَ الرّغوة الّذي يُنتِجُ شيئًا شبيهًا بالتّجربة الحاليّة – لكن تنتُجُ الرّغوة هناك مِنَ الصَّابون ويتكوَّنُ الغاز من تفاعُلٍ كيميائيٍّ بين حامِضٍ وقاعِدَة.