A carbonação, ou carbonatação, consiste na reação química entre CO2 e H2O através do borbulhamento de dióxido de carbono em água líquida. Sendo o produto desta reação o ácido carbônico (H2CO3) – um ácido fraco que facilmente se decompõe e restitui o gás carbônico e a água de origem.
CO2(g) + H2O(l) <-> H2CO3 <-> H+ + HCO3-
Bolhas de gás carbônico em refrigerante. Foto: Givaga / Shutterstock.com
Esse processo é amplamente utilizado na indústria de refrigerantes, águas gaseificadas (puras ou com essências), cervejas, etc. E, além de proporcionar o efeito organoléptico dessas bebidas, é capaz de desacelerar o crescimento de bactérias que diminuiriam o tempo de validade dos produtos.
Variáveis que afetam a solubilidade do gás
Assim como os outros gases, o dióxido de carbono tende a escapar da fase líquida se nenhuma força externa for exercida sobre ele. Portanto, as condições de produção, condicionamento, transporte e consumo são de suma importância para a conservação do gás em solução.
Temperatura: A temperatura atinge diretamente a velocidade de escape do gás por ser definidora do grau de atividade das moléculas. Sendo assim, com uma maior temperatura, maior será a atividade das moléculas gasosas e com mais força elas forçarão o filme líquido. Além de que, com mais energia térmica, a pressão parcial do gás torna-se maior e a fase gasosa externa ao recipiente no qual está contido não será suficientemente capaz de mantê-lo dissolvido (caso esteja aberto ao ambiente externo).
Por isso que os líquidos carbonatados não devem ser acondicionados em ambientes “quentes” (mesmo que na temperatura ambiente). Pois o dióxido de carbono dissolvido adquire energia suficiente para que escape em quase sua totalidade para o ambiente. Deixando, assim, a bebida menos agradável.
Pressão: Sendo uma variável intrinsecamente ligada à temperatura, a pressão é fator importante de controle por indicar a tendência do gás em permanecer em meio aquoso. Assim, quanto maior a pressão exercida pelo ambiente externo, mais retido estará o gás na fase líquida.
Logo, a temperatura e a pressão necessitam ser trabalhadas em conjunto para que o gás tenha a menor pressão parcial e temperatura possíveis sem que seja liquefeito (retorne a fase líquida), pois uma vez abrindo-se o recipiente, o dióxido de carbono escaparia instantaneamente.
Efeito Coca cola + Mentos
Por muito tempo foi discutido o fato de que a adição da bala de menta Mentos em refrigerantes de cola provocava um gêiser espumante de gás carbônico que se desprendia violentamente do líquido.
A explicação para esse efeito é bastante controverso. Entretanto, uma teoria aplicável seria o deslocamento de equilíbrio químico causado pela quebra de homogeneidade das bolhas de gás.
Como já citado, o ácido carbônico formado é fraco (libera poucos íons H+ em meio aquoso) e instável: assim, tende a restituir a água e o dióxido de carbono que o originaram. Portanto, na solução coexistem em equilíbrio moléculas de ácido carbônico, íons H+ e HCO3-, dióxido de carbono e água.
Do mesmo modo que, de acordo com o princípio de Le Chatelier, a adição de H+ e HCO3- desloca o equilíbrio para a formação de ácido carbônico. A presença de um determinado catalisador desloca o equilíbrio para a formação de dióxido de carbono e água.
Ou seja, a função da bala de menta é catalisar a reação inversa à formação de ácido. De modo que, com um cubo de gelo obtém-se um fenômeno parecido (evolução de gás), mas com menor intensidade.