Versuch 109: Cola Mentos Fontäne - Einleitung

Cola und Mentos. Manch einer wird diesen Stichworten mit gemischten Gefühlen entgegen treten. Zum einen war der 2006 ausgebrochene „Hype“, um die Kombination der beiden Alltagsgegenstände zu einer richtigen Kunstform geworden und Internet und Fernsehen waren voller „extremer“ Experimente mit Cola/Mentos Raketen, Springbrunnen oder Fontänen.

Wie bei jedem Hype verkehrt sich die Begeisterung oft ins Gegenteil. Leider ist gerade das Medieninteresse auch nur ein sehr Oberflächliches. Wie geht es dem Leser dieser Zeilen? Wussten Sie, dass eine richtige Wissenschaft hinter dem Sprudeln in der Flasche steht? Nein nicht die Colaindustrie oder Kaubonbonfirmen, wir begeben uns weiter in den Westen Europas nach Frankreich.

Kein Land ist bekannter für Weine und Schaumweine. Ein französisches Forscherteam des Instituts für Weinkunde der Université de Reims um Gérard Liger-Belair und Guillaume Polidori (Professoren für Fluidmechanik) hat sich eingehend und aus fachlichem Interesse mit dem Verhalten von sprudelndem Champagner auseinandergesetzt.

Mit einem Argonlaser durchleuchtete das Team Champagner, den sie mit reflektierenden Partikeln oder fluoreszierenden Materialen versetzt hatten. In der Fotoanalyse zeigten sich die unterschiedlichen Strömungen in den Sektgläsern.

Erkenntnisse dieser Forschung sind z.B., dass sich die Gasblasen (und das gilt auch für die Cola) als Mikrobläschen an feinen Partikeln bilden, die sich bereits im Glas befinden.

Der Moussierpunkt in teuren Sektgläsern führt zu verstärkten Gasbildungen und linearen Strömungen in der Glasmitte. Dies kann zu vorzeitigem Verlust von Aromen führen. Breite Sektgläser zeigen an ihrem Rand wenige, bis keine Strömungen. Ein sehr spezielles Gebiet ist die Forschung der Physiker schon, dennoch werden ihre Ergebnisse die Champagnergläser von morgen und damit auch Genuss und ganze Industriezweige deutlich verändern.

Sicherheitssymbole

Als Schülerversuch geeignet. In den Abfall geben. In den Ausguss geben.

Chemikalien

  • Coca Cola light oder Zero (2l PET)
  • Mentos Kaubonbons

Materialien

  • Brausetablettenröhre
  • Lineal

Durchführung

Man nimmt eine 2L Cola-Light PET Flasche und platziert sie auf einer ebenen Fläche. In ein leeres Brausetablettenröhrchen gibt man 4-5 Mentos und legt ein Lineal auf die Öffnung. Das Lineal kann auch durch einen anderen Gegenstand ersetzt werden. Wichtig ist, dass die Öffnung dadurch gut abgedeckt wird.

Die Flasche Cola kann nun geöffnet werden und das Röhrchen mit dem Lineal(!!!) über die Flaschenöffnung gestülpt werden. Nun braucht man nur noch das Lineal wegziehen und die Mentos in die Flasche fallen lassen - besser Abstand nehmen!

Entsorgung

%

Ergebnisse

Im Versuch entsteht die Fontäne immer aus einer Reaktion der Mentos mit der Cola. Testet man andere Kohlensäurehaltige Getränke zeigt sich eine ähnliche Reaktion. Zum einen spielt also die Kohlensäure in der Cola eine Rolle. Im Internet wurde seit dem Auftreten des Versuches spekuliert, ob das gummi arabicum, oder andere Bestandteile der Mentos zu einer chemischen Reaktion führen.

Genau genommen ist die Reaktion zwischen Cola und Mentos aber gar nicht chemisch. Es entsteht kein neuer Stoff wie Colamentonid oder Mentocolaid. Die Fontäne entsteht auf Grundlage von physikalischen Vorgängen.

In der Cola ist, wie wir festgestellt haben, Kohlensäure enthalten. Genaugenommen ist Kohlensäure entgegen dem allgemein gebräuchlichen Begriff nur wenig enthalten. In der Cola ist sehr viel Kohlenstoffdioxid gelöst (das zu geringen Teilen mit Wasser zur Kohlensäure reagiert). Wie Salze lösen sich auch Gase im Wasser. Ein wichtiger Umstand, der es Fischen ermöglicht zu leben. Kohlenstoffdioxidgas löst sich sogar erstaunlich gut in Wasser. Etwa 3g lösen sich bei einem Kohlenstoffdioxid-Partialdruck von 1 bar in einem Liter Wasser.

Zu Hause merkt man das daran, dass man beim Sodamax oder ähnlichen Geräten viel pumpen kann, bis die Brause sehr viel Kohlendioxid enthält und stark sprudelt. Je nach Temperatur sind nur ca. 0.2% dieses gelösten Kohlenstoffdioxids mit Wasser zu Kohlensäure verbunden. Das ist allerdings auch nicht das Thema hier.

In der Cola ist also sehr viel Kohlenstoffdioxidgas gelöst. Sogar mehr Gas, als die Lösung bei normalem Druck aufnehmen kann. Wenn man die Cola öffnet hört man durch ein Zischen schon einen Teil des Gases entschwinden. Der weitere Teil des Gases steigt sehr langsam aus der Lösung auf. Durch schütteln lässt sich dieser Vorgang beschleunigen.

Beim Hineinfallen der Mentos in die Cola sinken diese auf den Boden. Auf diesem Weg trifft das Mentos auf das gelöste Kohlenstoffdioxid. Die Oberfläche der Mentos ist sehr rau; unter einem Rasterelektronenmikroskop sieht die Oberfläche der Mentos, wie eine spitze Bergekette aus. An dieser Oberfläche kann sich Kohlenstoffdioxid sehr leicht anlagern. Immer mehr Kohlenstoffdioxid schließt sich nun zu größeren Blasen zusammen, die sich teilweise lösen und aufsteigen. Durch diese Bewegung in der Cola wird noch mehr Kohlenstoffdioxid freigesetzt und steigt nach oben zum Flaschenhals auf.

All diese Vorgänge verlaufen in Sekunden und so explosionsartig, dass die überwiegende Menge an Kohlenstoffdioxid aus der Lösung gelöst wird und aufsteigt. Dabei reißt das Gas Teile der Flüssigkeit mit sich, die auf Grund der Schaumbildfähigkeit der Cola als Fontäne aus der Flasche spritzen. Grund für all dies ist also die große, raue Oberfläche der Mentos. Auch Siedesteine, Salz oder Puderzucker führen zu ähnlichen Effekten.

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Hinweise

Die Versuche auf Grund der hohen Fontänen im Freien durchführen.

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Versuchsbild

Bild zu Versuch: Cola Mentos Fontäne

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