De fysische wetten achter een colafontein

De hoogste colafonteinen ontstaan met fruitmentos en warme cola light. Dat blijkt uit een wetenschappelijke publicatie in het American Journal of Physics.

In Breda vestigden 850 mensen vorig jaar een wereldrecord door mentos in een colafles te gooien. Foto WFA WFA37:WERELD RECORD MENTOS FONTEIN:BREDA;16SEPT2007- Op het kasteelplein in Breda is heden middag het wereldrecord colaflessen met mentossnoepjes laten spuiten tot een fontein gebroken. Ruim 850 mensen haalde een nat colapak.Ze deden dit door 5 mentos snoepjes tegelijk in een fles cola light te stoppen. WFA/wc/str. Erald van der Aa WFA WFA

Margriet van der Heijden

Het recept is van het type weinig werk, veel effect. Neem een fles cola en een rol Mentos. Draai de dop van de fles, gooi er wat Mentos-snoepjes in en stap achteruit. Ga in elk geval niet met het hoofd boven de fles hangen. Daaruit komt namelijk, afhankelijk van het aantal Mentos-snoepjes, een tientallen centimeters of zelfs metershoge fontein.

Klinkt dit bekend? Dat klopt. Twee jaar geleden waren colafonteinen een hype. Onder meer vanwege het Amerikaanse tv-programma Mythbusters, dat de colafonteinen onder de loep nam.

Natuurkundige Tonya Shea Coffey van de Appalachian State University in North Carolina heeft dat onderzoek nu systematisch overgedaan, met hulp van haar natuurkundestudenten.

Cola light spuit hoger dan gewone cola, zo schrijft ze in het jongste nummer van de American Journal of Physics, en fruitmentos wekt hogere fonteinen op dan mintmentos. Het vooraf au-bain marie opwarmen van de cola is ook effectief.

De belangrijkste conclusie van Shea Coffey: het gaat niet zozeer om chemie, maar vooral om natuurkundige fenomenen. Het gaat dus niet, zoals vaak geopperd, om een reactie tussen een zuur en een base waaruit kooldioxide als explosieve prik ontsnapt. Dat valt met gezond verstand al in te zien, want het Mentossnoepje dat in de (zure) cola valt heeft geen basische bestanddelen. Er zit suiker in, glucosesiroop, gelatine, maizena, natuurlijke smaakstoffen, kokosnootolie en Arabische gom.

Degene die een Mentos-snoepje in de cola gooit, bewerkstelligt iets anders: die verstoort door het toevoegen van de suikers het evenwicht tussen koolzuur en kooldioxide (de prik) in de cola. Het instabiele koolzuur valt daardoor versneld uit elkaar in water en nog meer kooldioxide-belletjes. De snel ontsnappende extra belletjes maken daarna de fontein. Anders gezegd: voor een hoge fontein is veel prik nodig in zo min mogelijk tijd – om zo de stuwkracht van de belletjes samen te ballen.

Cola light is daarvoor met name geschikt, schrijft Shea Coffey, omdat een vloeistof waarin de zoetstof aspartaam is opgelost, een lagere oppervlaktespanning heeft. Daardoor ontstaan gemakkelijker belletjes. Aspartaam reduceert de energie die nodig is voor prikvorming met ongeveer een derde. Suiker, zoals in gewone cola, werkt ook, maar is net iets minder effectief. Het conserveermiddel kaliumbenzoaat (E212) versterkt de prikvorming. Cafeïne, dat door de Mythbusters ook prikbevorderend werd genoemd, doet juist nagenoeg niks, schrijft Shea Coffey.

De snelheid waarmee de snoepjes door de cola vallen is een andere belangrijke factor. Hoe sneller dat gebeurt, hoe beter – voor de fontein. Dat komt doordat belletjes, als ze door de cola omhoog reizen, onderweg zelf nieuwe belletjes opwekken. Hoe meer belletjes dus helemaal op de bodem van de fles ontstaan, hoe meer nieuwe belletjes ze vrijmaken en hoe krachtiger de fontein. Fijngehakte Mentos werkt om die reden minder goed, schrijft Shea Coffey: de losse korreltjes zakken relatief langzaam naar beneden.

Een ruw oppervlak is juist wel gunstig: in de praktijk is dat een groter oppervlak, en dat versnelt de prikvorming. Juist daarom is fruitmentos ‘explosiever’ dan mintmentos, schrijft Shea Coffey, zelfs al is de fruitmentos ogenschijnlijk gladder. Schijn bedriegt namelijk, want die gladheid wordt veroorzaakt door een laagje Arabische gom, en die lost in de cola vliegensvlug op. (Bij de Mythbusters gebeurde dat niet, maar die hadden de fruitmentos van een extra waslaagje voorzien.)

Een hogere temperatuur tenslotte, zorgt ervoor dat in de cola minder gas kan worden opgelost. Het evenwicht tussen koolzuur en prik verschuift daardoor ten gunste van de prik – en de fontein.

Zoek voor demonstraties met trefwoorden ‘diet coke’ en ‘mentos’, of ‘rocket’ op: nl.youtube.com