为什么常见汽水类饮料压入的是二氧化碳而不是别的气体?是因为溶解度或者容易制备吗?有压其他气体的饮料吗?

1. 历史原因

首先,含气饮料的出现早于人为地将气体压入饮料中去。比如说巴黎水(Perrier)的水源就是天然含有二氧化碳的矿泉,再比如啤酒/香槟/格瓦斯等经过发酵的饮料因为酵母菌的作用而自然含有二氧化碳,变得sparkling。这可能是后来人们想要向饮料中充入二氧化碳的原因之一吧。


最早将二氧化碳充入饮料之中的人之一是氧气发现者约瑟夫·普利斯特里(Joseph Priestley)。他在1767年就是意外地将一碗水放置在了正在发酵的酒桶上方,这碗水吸收了酵母产生的二氧化碳,然后他尝了尝……嗯~ o(* ̄▽ ̄*)o好喝。


随后他做了个装置来将二氧化碳(当时他将其称作"fixed air")充入液体当中,五年后发了一篇文章……

Priestley, J. (1772). Impregnating Water with Fixed Air; In order to communicate to it the peculiar Spirit and Virtues of Pyrmont water, And other Mineral Waters of a similar nature.St. Pauls Church-Yard.

truetex.com/priestley-1

在这篇文章中他还提到了这个装置也可以用来将"死掉的"啤酒复活,这可能就是后来向啤酒内额外充入二氧化碳的起源吧。


1783年,基于普利斯特里的发明,Johann Schweppe在日内瓦创办了怡泉公司,进一步发展并开始批量生产碳酸矿泉水,也因此Scheweppe赞誉普利斯特里为"the father of our industry"。


2. 性质原因

可用于食品工业的气体应该具有无毒无害,惰性,防止氧化等性质,目前用的主要有二氧化碳/氮气和氩气。

相较于可以与水反应生成碳酸的二氧化碳(见上图),氮气和氩气的水溶性都比较感人(20 ℃下分别为0.019 g/kg和0.06 g/kg)。

(但这溶解性也不可小视,加压条件下氮气水溶性增强,快速减压会造成氮气快速溢出形成气泡,如果该过程发生在人体的血液或者组织内的话即会导致减压症)

水溶性好的气体,一般极性较强或者可与水反应……比如氨气氯气硫化氢二氧化硫?想要同时做到水溶性好又无毒无害似乎仅有二氧化碳可以。


二氧化碳还稍微给饮料带来了一点酸涩但清爽的味道(嗯我一边写答案一边正在喝苏打水…),同时二氧化碳在口腔内析出时带来的那种稍微的刺痛感很适合抖M享用(诶哪里不对。

与之相比,氮气的加入不会带来味道的变化,其小而细腻的气泡有别样的口感,但没有较大的二氧化碳气泡破裂时发出的令人愉悦的声音。


(顺便一个问题,初中化学会说汽水中的二氧化碳气化会吸收热量从而有解暑的效果……但这个反应:H2CO3 (aq) → CO2 (g) + H2O (ℓ) 熵增是主要的驱动力……焓变很小……


3. 其他气体

充了别的气体的饮料也是有的,比如健力士世涛充了氮气。当然如上文所说,氮气水溶性不行,所以罐装的健力士啤酒会带一个内含氮气的塑料球,参见该问题健力士生烈性啤酒 Guinness Draught 440ml的易拉罐里面为什么有一个塑料球?

还有氮气咖啡,我没有尝过就不说了。


所谓氦气啤酒是个愚人节玩笑……不存在的,氦气20摄氏度下在水中溶解度比氮气还要低一个数量级……


至于富氢水这种东西我就不提了吧23333


以上


碎碎念:

Wikipedia(以及很多科普著作)认为普利斯特里发明了碳酸水所以获得了科普里奖,这是错误的,可见这篇科学史文献。

McKie, D. (1961). Joseph Priestley and the Copley medal.Ambix,9(1), 1-22.



来源:知乎 www.zhihu.com
作者:白赟昊

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