中山花木网【视频】困扰100万家长的碳酸饮料问题，我给出了最科学的饮用策略！-林科思维

【视频】困扰100万家长的碳酸饮料问题，我给出了最科学的饮用策略！-林科思维

理科生，在人们眼中一直是一个永远也找不到女朋友的特殊群体；甚至还有人说，世界上有三种人：男人，女人，理科生......
其实没有那么严重啦......不过理科生确实是一个很奇葩的群体......就拿我自己来说，我脑子里经常会蹦出一些莫名其妙的想法，例如：
椭圆是不是圆？
为什么擦了黑板后的水会变臭？
一般来说，我都会在脑中简单推理一下，然后迅速给出答案76号魔窟。
有一天，我正在吃午饭，脑子里忽然出现这么一个想法：
只溶解CO2而不含H2CO3的溶液显不显酸性？
在我简单分析后，我发现我竟然得不出这个问题的答案！（以下为分析思路，文科生可跳过）
溶解是物理变化，没有新的化学键生成；所以二氧化碳溶于水就是把一个二氧化碳分子放在一堆水分子中，并不会电离出氢离子；而溶液显酸性需要有氢离子电离出来，所以，理论上来说，只含有二氧化碳而不含碳酸的溶液是不显酸性的。
但是，我有这么一个印象：当我把一瓶汽水使劲摇晃至不能摇出气体后再喝，我会感觉到胃里的小幅度不适，是那种胃酸过多的感觉；由于平常喝的水是中性的，所以喝酸性溶液时细心感受是可以感受到与喝水不同的感觉的；所以，生活经验告诉我，只含二氧化碳而不含碳酸的溶液是弱酸性的。
如果换做是常人，这个想法可能可就这样过去了，但我可是理科生呀！
理科生，遇到这么无聊的问题就要研究嘛优众网官网，即所谓科学精神。
因此，我将采用最科学的方法，用最科学的实验材料，进行最科学的实验，思考最科学的解释，得出最科学的结论，将科学探究的作死精神贯彻全文！
一、如何实验

既然要探究只溶解CO2而不含H2CO3的水是否显酸性，最简单的方法就是制作一瓶只溶解了CO2而不含H2CO3的溶液，然后直接测酸碱度。
接下来就涉及到选材的问题。汽水中含有大量的CO2，是用来做实验的不二选择。但市面上有大量的碳酸饮料售卖，而每个种类还有小分类，这就很为难人了。
化学实验，除了理论推理，最重要的就是观察实验现象；因此，应该选用无色的碳酸饮料进行实验，也就是雪碧。再考虑到经费最低原则，我决定选用经典款雪碧作为这次的实验对象。

在经过思考之后，我想出了五种方法来制作只含CO2而不含H2CO3的雪碧：
加热
（碳酸受热完全分解）
加曼妥思
（很古老的方法）
放勺子
（网络热议血色深宅，验证后发现汽水变为糖水）
加盐
（网络视频，汽水加盐产生大量气泡）
摇
（最原始的方法）
二、制作只含CO2的溶液
想出实验方案后，我立马跑到楼下超市买了几瓶雪碧，在干了一瓶之后对这五种方法一一进行实验，力求得到准确的结论焦氏易林。

为了使实验结果有一个对照，我决定先测出雪碧在开封后没有经过任何人为处理的pH值，然后以此作为参考数据再进行实验。
【先导实验】汽水的初始pH值
【实验方案】取未开封的雪碧，静置，倾倒雪碧于烧杯，测出pH值。

实验结论：雪碧的初始pH值为3.10。
AMAZING~想不到雪碧的pH值那么高耶~
【实验一】加热雪碧
【实验方案】取40mL雪碧于锥形瓶，酒精灯加热至沸腾，持续加热3min，转移雪碧至烧杯建湖房产网，测出pH值。

（拍摄时间较长，不方便做动图，故作为视频导出）
实验结论：煮沸后的雪碧pH值为3.50。
然而，这并不说明只含二氧化碳而不含碳酸就成弱酸性，因为煮沸后的雪碧根本就没有二氧化碳！
二氧化碳在水中的溶解度会随温度升高而降低，当温度达到97.3℃（成都沸点）时，二氧化碳在水中的溶解度已经为0了！

也就是说，煮沸后的雪碧是不含二氧化碳也不含碳酸的！所以......实验失败。
【实验二】曼妥思入雪碧
【实验方案】倾倒雪碧于烧杯，加入曼妥思，静置至不再产生气泡，测量pH值。


实验现象：投入曼妥思后产生大量气泡，杯壁持续有气泡产生。
实验结论：溶液pH值为3.39。
投入了曼妥思杯壁还有气泡产生，说明雪碧中的碳酸并没有完全分解。所以，这个3.39是不严谨的；也就是说，这个实验也失败了......
【实验三】勺入雪碧
【实验方案】将勺子插入雪碧中，静置至不再产生气泡后测量pH值。

实验现象：勺子上有气泡产生。
实验结论：溶液pH值为3.31。
勺子插入雪碧后杯壁上还是有气泡，说明雪碧中还是有碳酸在分解。也就是说，勺子是不能催化碳酸分解的。
其实，雪碧中的碳酸分解产生二氧化碳气体后，气体从溶液里形成气泡逸出会经历“成核-生长”过程。也就是说，它必须先找到一个能形成气泡的位置才能长大，而勺子，正好提供了这个位置。换言之，就算插入勺子后有气泡产生，这也只是雪碧中的二氧化碳溢出而已，和碳酸并没有关系。
看来，这个实验，也失败了......
【实验四】氯化钠入雪碧
【实验方案】倾倒雪碧于烧杯，加入一药匙氯化钠，测量溶液pH值。


实验现象：迅速产生大量气泡，有气泡附着于氯化钠颗粒表面。
实验结论：溶液pH值为3.05。
......这情景，好像有点眼熟......

这特么就是同一个现象好吗?!
其实氯化钠颗粒仅提供核成位点，并没有催化碳酸分解。
一言以蔽之，实验失败......
【实验五】摇晃雪碧
【实验方案】剧烈摇晃雪碧，拧开瓶盖，挤压瓶身至液面与瓶口位于同一水平面，拧紧瓶盖，再次摇晃；重复以上操作至无法摇出气体后长剩将军，测出溶液pH值。


实验结论：溶液pH值为3.38。
。然而这个数据也是不准确的，因为我没有办法确定是碳酸非常少还是根本没有，换言之，实验失败......
总结一下：

也就是说，

对于理科实验而言，失败一次正常，失败两次也正常，但全部失败就不正常了；全部失败，极有可能是目标不正确。我做这些实验的目的是制得只含CO2而不含H2CO3的溶液，既然全部失败，那就说明......
【猜想一】现实生活中根本不存在只含CO2而不含H2CO3的溶液
在这个猜想的基础上，我又提出了另外一个猜想：
【猜想二】二氧化碳和碳酸必定同时存在
只要我证明猜想二是正确的，就证明了猜想一是正确的。
三、H2CO3和CO2同时存在
这个问题看似很简单，但是相信我，超纲了…
在中学阶段，检验CO32ˉ最常见的方法是引入氢离子，将其变为H2CO3，然后H2CO3分解生成CO2，再通入过量澄清石灰水观察是否产生沉淀。
CO32ˉ+ 2H+= H2CO3
H2CO3= H2O + CO2↑
CO2+ Ca(OH)2= CaCO3↓ + H2O
实验室用碳酸分解来检验二氧化碳，说明碳酸在水中的含量一定很少,非常容易溢出；这么少的含量在检验碳酸根时已经当做误差忽略不计了，而我现在却想证明这个误差是存在的......
理科生，就是有那么一种天堂有路我不走灵猫科，地狱无门我自闯的精神。在经过一番头脑风暴之后，我竟然真的想出了办法解决这个看似不可能的问题，而且还想出了两个！（以下理论分析，文科生可跳过）
方案一：无机化学反应
电解熔融NaCl得Cl2↑，Cl2↑通入H2O密封后光照得稀盐酸，稀盐酸加Al得AlCl3；固体Ca(OH)3与NH4Cl共热得NH3↑，NH3↑入水得NH3·H2O；AlCl3与NH3·H2O反应过滤得Al(OH)3↓，Al(OH)3与Ca(OH)2反应得Ca(AlO2)2；Ca(AlO2)2遇H2CO3强酸置弱酸得HAlO2和CaCO3↓。
方案二：定量加热
将过量NaHCO3溶于水过滤得饱和NaHCO3溶液，稀盐酸与CaCO3共热得CO2↑，CO2↑通入饱和NaHCO3溶液至无法继续溶解；摇晃雪碧至无法产生气泡，加热过量雪碧，记体积为V1，排饱和NaHCO3收集产生CO2↑，通入装饱和NaHCO3的注射器测量体积，记为V2。
溶解度是指气体溶于水的体积，不包含遇水反应的部分，因此可由CO2在常温下溶解度计算理论产生气体体积：

由于H2CO3分解会产生CO2，所以：

此实验误差极大，因此雪碧必须过量，且需多次实验再得出结论。
【实验六】碳酸置偏铝酸
【实验方案】取氢氧化钙溶于水制得饱和石灰水，加入过量氢氧化铝，待氢氧化铝不再溶解后逐滴滴加饱和石灰水。待氢氧化铝完全溶解后蒸发浓缩制得饱和偏铝酸钙溶液。加入雪碧观察是否有沉淀产生：
Ca(AlO2)2 + H2CO3 = CaCO3↓ + 2HAlO2
介于这个实验操作性不大（氢氧化钙溶解度太小），我并没有进行此实验。
【实验七】定量加热
【实验方案】倾倒雪碧于试管至满，组合直角导管与橡皮塞，并将组合物塞于试管口，确保直角导管底部与试管底部接触，酒精灯加热试管底部。若雪碧全部溢出咒怨黑少女，则产生气体体积大于原溶液体积，碳酸存在；反之，碳酸不存在。
二氧化碳在水中的溶解度是1，水中溶解的二氧化碳的体积就是水的体积。只要加热得到的二氧化碳体积比这个理论值大，就能排尽试管内雪碧，证明溶液含有碳酸。

实验时忘记拍摄视频了，见谅
这里就不说实验现象了，毕竟雪碧只是完全溢出而已。
实验结论：二氧化碳和碳酸必定同时存在。
想一想我可能是第一个证明这个结论的中学生，内心还有点小激动呢~
四、NaCl致pH值降低原因
但凡有生活常识的人都知道，NaCl是显中性的，所以理论上来说，NaCl是不会对雪碧的pH值有任何影响的；然而“氯化钠入雪碧”实验却说明NaCl溶解于雪碧后，雪碧的pH值会降低，也就是酸性增强，这究竟是为什么呢？
从微观角度来讲，NaCl无非就是钠离子和氯离子。既然导致雪碧pH值降低，那么就必然有至少一种离子在发挥作用。于是，我找来了我能找到的所有钠盐和氯盐，开始实验。
【实验八】钠盐入雪碧
【实验方案】倾倒25mL雪碧于烧杯，加入三药匙钠盐，搅拌至完全溶解，测量pH值。
【实验九】氯盐入雪碧
【实验方案】倾倒25mL雪碧于烧杯，加入三药匙氯盐，搅拌至完全溶解，测量pH值。
实验结果如下表所示：

实际上这个实验是不严谨的。
NaCl是强酸强碱盐，而Na3C6H5O7、Na2SiO3和Na2SO3都是强碱弱酸盐，MgCl2和CuCl2都是强酸弱碱盐。强碱弱酸盐本来就是弱碱性，强酸弱碱盐本来就是弱酸性，所以这五种物质都没有参考价值。
不过，这对结论并没有影响！所以，让我们直接开始AMAZING吧~
AMAZING~钠盐和氯盐都会导致雪碧pH值降低耶~
钠盐只有一种会让雪碧pH值降低，而氯盐都会让雪碧pH值降低，而且氯盐降低的pH值远大于钠盐降低的pH值。这说明在NaCl是雪碧pH值降低的过程遵循以氯离子为主体，多种所有制离子共同发展的基本离子制度。换言之...
实验结论：NaCl溶解致雪碧pH值降低过程中，氯离子起主要作用，钠离子起辅助作用。
至于具体的原因，可能是钠离子和氯离子与果葡糖浆发生了反应，或是氯离子与某种物质发生了络合反应，导致氢离子浓度增大。毕竟没有学过这方面的知识，不能枉然下定论，因此在此献丑了。
五、汽水酸性从何而来
碳酸在常温常压下的pH值为5.6，饱和碳酸溶液为4。但是雪碧的初始pH值却是3.10！说明雪碧的酸性绝对不是碳酸导致的，一定是其他酸性物质降低了汽水的pH值，那么这个物质到底是什么呢？
在查看了雪碧的配料表之后，我将目光锁定在了以下物质：
果葡糖浆
柠檬酸
柠檬酸钠
甲苯酸钠
柠檬酸钠和甲苯酸钠都是强碱弱酸盐，形成的溶液都呈弱碱性，因此可以排除。
柠檬酸...听名字就知道这一定是显酸性的，但是怎么确定它是否起了降低雪碧pH值的作用呢？
为解决这个问题，我想到了用强酸置弱酸的原理比较柠檬酸与碳酸的酸性。如果柠檬酸的酸性比碳酸还弱，那么就可以直接舍弃了；但如果酸性比碳酸强，那就说明柠檬酸降低了雪碧的pH值。
【实验十】酸性比较：柠檬酸与碳酸
【实验方案】溶解一水合柠檬酸于蒸馏水制得柠檬酸溶液，投入碳酸钙粉末，静置。周不疑若碳酸钙溶解，则柠檬酸酸性强于碳酸；若鸡蛋壳不溶解，则柠檬酸酸性弱于碳酸。

（这真的是动图）
实验现象：烧杯底部有气泡缓慢冒出。
实验结论：柠檬酸酸性比碳酸强任宏恩哭坟，降低了雪碧的pH值甘比诺家族。
为了验证果葡糖浆是否显酸性，我想到了蒸发结晶的方法。柠檬酸在175℃会分解，因此只要将雪碧结晶放入坩埚加热就能使柠檬酸完全分解，得到果葡糖浆晶体。将此晶体溶于蒸馏水，测量pH值，即能得到果葡糖浆pH值。
【实验十一】果葡糖浆酸性测量
【实验方案】雪碧蒸发结晶，加热至175℃以上使柠檬酸分解，得果葡糖浆晶体。果葡糖浆晶体溶于蒸馏水得果葡糖浆饱和溶液，测量pH值。


实验现象：雪碧蒸发浓缩得到无色粘稠物质，继续加热颜色变为浅黄色并逐渐加深，最后变为深棕色，冷却至室温后变为固体。
A...AMA...AMAZING...雪碧蒸发浓缩竟然是棕色的，而且闻起来还苦苦的。这颜色堪比可乐呀。而且溶液的pH值竟然是2.49，这说明雪碧的酸性主要是由果葡糖浆引起的。
实验结论：不饱和果葡糖浆pH值为2.49。
总结一下，雪碧中的酸性并不是由于碳酸引起的，诱导因素按照重要性降序排列为 果葡糖浆>柠檬酸>碳酸 。
六、喝汽水的正确方式
虽说雪碧好喝，但它的pH值还是3以上呀。长期饮用这种酸性的饮料一定会对人体造成不良影响，那么如何才能安全地饮用这种酸性饮料呢？
溶液的pH值与浓度有很大关系，例如0.1mol/L的盐酸和10mol/L的盐酸pH值就完全不一样。因此，我们可以通过向雪碧中加水的方式来降低雪碧的pH值金叶佛甲草。
【实验十二】极限法稀释雪碧
【实验方案】倾倒25mL蒸馏水于烧杯，测量pH值。滴加一滴雪碧，测量pH值。（没错，就是要用极限法）

实验现象：雪碧滴入蒸馏水瞬间pH值增加0.01，随后迅速降为原值，属于误差范围。
实验结论：稀释雪碧能够有效降低雪碧pH值。
然而这个方法还有一个漏洞，那就是饮用的雪碧总量没有改变。因此还是有小概率对人体造成影响。所以，我又开发出了第二种方法。
雪碧显酸性，对付算最简单粗暴的方法是什么？酸碱中和！而生活中最常见的碱性物质当然是苏打水啦~（当然，你直接吃烘焙用的小苏打我也不拦你）
【实验十三】“苏”“碧”中和
【实验方案】取摇晃后雪碧20mL于烧杯，逐滴滴加苏打水并不断测量pH值，当溶液pH值为7时计算滴加苏打水体积。

额...为什么pH值不是7呢...因为我将10mL雪碧倒入360mL苏打水里，pH值才由3.10升至5.76...虽然少，但也是有用的对吧...
实验结论：苏打水能有效降低雪碧pH值。
根据pH值的定义，pH值的改变量应该是与加入的碱性溶液呈正比的，于是我制作了下面这个表格，供大家参考。

理科实验，有时就是要到长辈那里去寻求一些灵感。在我10岁之前，每年我唯一能喝可乐的时间就是我的生日，而每次我喝的可乐都是加入了生姜片然后煮沸后的可乐，据说这样处理后可乐就不是酸性了。那么中山花木网，这个方法是否有用呢？
【实验十四】姜煮雪碧
【实验方案】取40mL雪碧于烧杯，加入少许姜片，持续煮沸5min，测量pH值。

实验结论：雪碧中加入姜片煮沸后pH值不升反降。
所以...我之前喝的可乐都是假的吗...为什么要加入姜片煮沸呢...是为了让可乐更酸一点吗...
实际上是高温破坏了生姜的细胞膜和液泡膜，含生物酸的细胞内液和细胞液进入雪碧，导致雪碧pH值降低。
七、理论拓展
我调查了我能够找到的所有碳酸饮料，仔细查看了它们的配料表。经过分析总结，我发现，市面上的汽水大致能分为以下两类：

柠檬酸和磷酸都是中强酸，都是常用的食品添加剂，用于调节酸碱度，只不过前者是有机酸后者是无机酸罢了。至于详细区别，请看下面的文字介绍。
本人正好在柠檬酸领域贩卖有些年头，供给可乐，百事，百威，亿滋，红牛，宝洁，利洁时等公司。
可乐用磷酸是因为，磷酸成本低，即便是食品级磷酸里也有悬浮黑色小颗粒，不适合用在透明外观的饮料。可乐是黑褐色的液体，这点小问题不打紧临汾平阳中学，作为原料方便的很。
柠檬酸来自淀粉发酵，比磷酸贵不少，主要用在雪碧，七喜这种透明外观的饮料中，外观效果更好。
洗化行业是考虑到环保因素，禁用磷酸盐作为洗涤助剂，逐步替换改成柠檬酸盐类的产品。
引自知乎 @卡娃 https://www.zhihu.com/question/35250942/answer/296038765
也就是说，磷酸和柠檬酸的唯一区别就是成本高低（所以为什么可乐和雪碧都是三块钱呢？）。因此，本文所有实验结论，适用于任何碳酸饮料。
八、一个总结
本文从问题的本质入手，先用雪碧尝试制作只含二氧化碳而不含碳酸的溶液，在屡次失败后通过实验得出二氧化碳和碳酸必定同时存在的结论，并对NaCl导致雪碧pH值降低的原因进行了探究。然后从雪碧的配料表入手，探究并得出了果葡糖浆是导致雪碧pH值极低的重要因素这一重要结论。之后，又将理论与实践结合，给出了稀释雪碧、加苏打水两种安全饮用雪碧的方式，并推翻了加入姜片煮沸能使雪碧变为中性的民间传说。最后从理论的高度，将实验结论适用范围扩展至所有碳酸饮料，大大增加了本文的实用性。
实验结论总结：
● 现实中根本不存在只含二氧化碳不含碳酸的溶液。
● 二氧化碳和碳酸在溶液中必定同时存在。
● 氯离子和钠离子均会使汽水pH值降低，但氯离子效果更加明显，原因未知。
● 汽水的酸性主要由果葡糖浆导致，柠檬酸和碳酸占次要地位。
● 减小汽水酸性最好的方法是与将汽水与大量苏打水混合饮用。
● 汽水中的磷酸和柠檬酸对汽水酸性均无太大影响。
● 以上结论适用于所有碳酸饮料。
综合以上结论，我归纳出了汽水的正确饮用方法：
先拧开瓶盖放气，用力摇晃，再打开瓶盖放气，重复上述行为至无法摇出气体。然后将汽水与苏打水以体积比 1:53 比例混合，就能得到pH值为7的安全中性汽水。由于汽水中的果葡糖浆基本不参与反应，因此得到的汽水仍然口感十足！
当然，还有更好的方法，那就是...


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