זו בהחלט שאלה מאוד מעניינת, שקיבלה עד כה המון תשובות שגויות. מי שלא מכיר את התופעה יכול מוזמן לראות דוגמה משעשעת במיוחד בבניסוי נחמד של הכנסת סוכריות מנטוס לבקבוק קולה - אצלנו באתר במדור מדע בבית, יש כאלה שעשו מזה ממש מופע.
דיאט קולה מתפרצת בהשפעת מנטוס | התמונה לקוחה מוויקיפדיה
התשובה הנפוצה ביותר לשאלה היא שמדובר בתגובת חומצה (קולה) ובסיס (מנטוס). ההסבר הזה חסר כל בסיס. למעשה, בדיקות חומציות שנעשו על הקולה לפני ואחרי הוספת סוכריות המנטוס גילתה שלא היה כל שינוי בחומציות של המשקה התוסס. גם בדיקות של פעילות גומלין בין הקפאין לחומרים שונים בסוכריות לא גילתה כל קשר ישיר. בנוסף, ההוכחה הניצחת לחוסר הקשר בין הדברים הייתה כשהתברר שאותה תופעה מתרחשת גם בקולה נטולת קפאין.
ה"ניסוי" המקורי נעשה בקולה דיאטטית עם סוכריות מנטוס בטעם מנטה. בדיקות הראו שאותה תגובה מתרחשת גם בקולה רגילה, אם כי האפקט שם קצת פחות מרשים, וגם עם סוכריות מנטוס מסוגים נוספים, בתנאי שפני השטח של הסוכרייה אינם מצופים. מהסיבה הזאת מנטוס פירות הרבה פחות יעיל להכנת מזרקות קולה. כשהכניסו לקולה אבן של מלח בית רגיל, התגובה הייתה טובה עוד יותר ממנטוס. ואילו כששאלו את הילדים שגילו את התופעה לראשונה מדוע השתמשו דווקא בקולה דיאט, הם הסבירו שהיא פשוט פחות דביקה מאחרות.
גוש של מלח בישול. יעיל מאוד | התמונה לקוחה מוויקיפדיה
מה שבאמת מתרחש בקולה בהשפעת המנטוס הוא שחרור מהיר של הפחמן הדו-חמצני מתוך הנוזל התוסס. השחרור המהיר גורם לנוזל להתפרץ לגובה מרשים שיכול להגיע עד לשבעה מטרים. לאחר התהליך אנו נשארים עם קולה רגילה, אבל בלי בועות.
מה גורם לפחמן הדו-חמצני להשתחרר במהירות מהנוזל? הסיבה מורכבת מכמה גורמים שמסתכמים בנקודה אחת – מה גורם לבועות הפחמן הדו-חמצני לגדול במהירות המרבית? ובשפה מקצועית, מה גורם להתפתחות של גרעיני גדילה (Nucleation Sites) בבועות גז.
בפועל מדובר בשילוב של גורמים. הראשון הוא שפני השטח המחוספסים של סוכריות המנטוס יוצר יחס גבוה מאוד של שטח לעומת נפח ולכן הסוכריות משמשות מצע מעולה לגדילה מהירה של בועות פחמן דו-חמצני. המשטח מפריע למשיכה הקוטבית (פולרית) בין מולקולות המים ולכן ההתנגדות לבועות הגז קטנה. כמו כן, הסוכריות דחוסות וכבדות יחסית ולכן שוקעות מהר בנוזל שאינו צפוף במיוחד (קולה). השקיעה המהירה של הסוכריות מביאה לידי כך שהן באות במגע עם כמות גדולה יחסית של נוזל בתוך זמן קצר. בניסוי נוסף, שבו לקחו סוכריות מנטוס שרוסקו ולכן שקעו לקרקעית לאט, נצפה אפקט הרבה פחות מרשים.
הסוכריות גם מכילות גומי ערבי, שמוכר כחומר שמחליש את מתח הפנים של נוזל. ולסיום, בקולה דיאט יש ממתיק מלאכותי בשם אספרטיים, שגם הוא מחליש את מתח הפנים של נוזל, ולכן התגובה בקולה דיאט חזקה יותר מזו שרואים בקולה רגילה. למעשה, התופעה פשוט לא מתרחשת בסודה ללא ממתיקים. הממתיק הטבעי (סוכר) או המלאכותי (אספרטיים) עוזר "לכלוא" את בועות הפחמן הדו-חמצני בנוזל בכך שהוא מונע יצירת גרעיני גדילה של גז. בסודה רגילה הבועות נוטות לברוח מהר יחסית בלי קשר למנטוס, כך שהוספה שלו למשקה לא עוזרת להגביר את קצב גדילת הבועות.
השוואה בין תגובות של נוזלים שונים. מימין לשמאל: דיאט קולה, ספרייט, קולה רגילה וסודה ! התמונה לקוחה מוויקיפדיה
לסיום, מילת אזהרה: אסור לאכול סוכריות מנטוס ולשתות ביחד איתן קולה. התגובה המהירה יכולה לגרום לנוזל לצאת דרך האף במקרה הטוב, ובמקרה הרע אף לגרום חנק.
השילוב בין מנטוס לקולה הפך למעין "ספורט" משעשע במקומות רבים בעולם. בשיא העולמי מחזיקה קבוצה של בלגים שייצרו 1,300 התפרצויות סימולטניות של קולה ומנטוס. גם הקהילה המדעית לא הזניחה את התופעה (תקציר מאמר באנגלית).
ד"ר מאיר ברק
מחלקה לביולוגיה מבנית
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.
