TPE Coca-Mentos
Dans quelles mesures les caractéristiques respectives du Mentos et du Coca-Cola sont-elles responsables de l'effervescence ?
2. La dissolution
Tout d'abord qu'est ce qu'une dissolution:
La dissolution est un processus par lequel une substance solide, liquide ou gazeuse est mise au contact d'un liquide ou d'une source de chaleur pour la faire passer à l'état de solution.
Nous avons pu voir que les aspérités présentes sur la surface du Mentos étaient l'une des raisons pour laquelle le Mentos réagissait avec le Coca. Mais y en a-t-il d'autres ?
Pour répondre à cette question, nous avons tenté une expérience avec deux solutés qui, en plus de posséder des aspérités, vont se dissoudre dans la boisson : le sucre et le sel
Expérience:
-
Coca-Cola (100mL)
-
5mL de sucre
-
-
Coca-Cola (100mL)
-
5mL de sel
Lien Youtube : https://www.youtube.com/watch?v=0IVHl0duBLg
Observations:
Dans les deux cas on observe une réaction , de la mousse se forme. La réaction avec le sel est plus forte. A la fin de l'expérience, le sel et le sucre sont dissous dans le Coca-Cola. La dissolution serait-elle un autre facteur de la réaction ?
Les 2 solutés semblent identiques à l'oeil nu, nous allons donc observer au microscope les cristaux de sel et de sucre pour les comparer et comprendre pourquoi la réaction est plus importante avec le sel.
Nous pouvons ici voir du sel ( à gauche) et du sucre ( à droite)
Photo d'un grain de sucre au microscope optique (x100)
Photo d'un grain de sel au microscope (x100)
Observations:
Nous pouvons voir des petites bulles d'air, au milieu des cristaux. Néanmoins il y en a beaucoup plus dans le sel. Cela explique pourquoi la réaction avec le sel est bien meilleure : lors de la dissolution des grains de sel, les petites bulles d'air s'échappent, ce qui augmente la réaction initiale.
Le sucre et le sel possède des aspérités, mais peu. Le principal facteur de cette réaction sucre/sel est la dissolution. On retrouve cette dissolution dans la réaction Coca-Mentos, où la couche externe du Mentos se dissout.
Mais pourquoi la dissolution crée-t-elle une réaction ?
Comme nous l’avons dit précédemment, le gaz est dissout dans le Coca-Cola. Quand on met le Mentos dans le Coca-Cola, les molécules d’eau vont se placer autour du corps introduit, et dissoudre la partie externe du Mentos. L'équilibre de dissolution est brisé et l'eau qui auparavant dissolvait le gaz va être "occupé" à la dissolution du mentos, ainsi le gaz qui n'a plus rien pour le retenir s'échappe de la bouteille, entrainant avec lui le Coca-Cola et formant le geyser. Il y a comme une compétition entre la dissolution du gaz et du Mentos. C’est pour cela que, n’importe quel corps qui peut être dissout peut créer des bulles même si il n’a pas d’aspérités.
Photo d'un Mentos coupé en deux où l'on voit la différence surface/ intérieur
Photo de la surface d'un mentos fondu à la loupe trinoculaire (X10).
On voit bien que les aspérités sont moins nombreuses qu'avant dissolution, il n'y en a quasiment plus
On peut voir distinctement sur cette photo la différence entre l'intérieur du bonbon et la surface du Mentos, surface sur laquelle se trouve les aspérités et qui va se dissoudre. C'est cette surface qui est responsable de toute la réaction.
Lors de la réaction, cette surface se dissout dans le Coca-Cola. C'est pourquoi le Mentos ne peut réagir deux fois d'affilé: après réaction, il s'est quasiment entièrement dissout et ne possède plus d'aspérités, il n'y à donc plus de réaction possible .
Photo de Mentos et Tic-ac avant et après réaction
Photo de quatre Mentos après réaction. Certains sont restés plus longtemps dans la boisson, leur dissolution a duré plus de temps ils sont donc plus petits.
Conclusion :
La dissolution est un autre facteur de la réaction. La surface se dissout ce qui permet indirectement la libération du gaz déjà présent dans le Coca-Cola et donc du geyser. La couche externe est la partie du Mentos responsable de la réaction, sans elle aucune réaction n'est visible.
Malgrè tout, la dissolution est un facteur moins important que la nucléation, bien que les deux soient liés.