콜라와 멘토스는 왜 폭발할까
콜라에 멘토스를 넣으면 거대한 분수가 솟구친다. 화학 반응이 아니라 순전히 물리적 표면 현상 — 멘토스의 미세 거칠기가 수천 개의 핵화점을 동시에 제공해 녹아있던 CO2가 폭발적으로 빠져나오는 것.
콜라에 멘토스를 떨어뜨리면 거대한 분수가 솟구친다.
누구나 한 번쯤 봤거나 직접 해봤을 실험.
왜 이렇게 격렬한 반응이 일어날까.
멘토스와 콜라 사이에 화학 반응이 일어나는 거 아닐까.
산이 뭔가와 만나서 폭발하는 것처럼.
화학 반응이 아니다. 순전히 물리적인 표면 현상이다.
콜라 안에는 [이산화탄소 CO2]가 압력으로 녹아있다. 잔잔한 잔 표면에서는 CO2가 천천히 빠져나가는데, 거품이 형성되려면 "씨앗"이 필요하다. 이걸 [핵화점] (nucleation site)이라 한다.
멘토스 표면을 확대해보면 매끈해 보여도 미세하게 거칠다. 이 거친 표면이 수천 개의 핵화점을 동시에 제공한다. 수많은 거품이 동시 다발로 생겨 짧은 시간 안에 CO2가 폭발적으로 방출된다.
여기에 멘토스 코팅의 [gum arabic]이 콜라의 표면 장력을 낮춰 거품 형성을 더 가속한다. 다이어트 콜라가 일반 콜라보다 더 격렬하게 폭발하는 이유 = aspartame이 표면 장력을 더 낮추기 때문.
즉 멘토스는 콜라와 "반응"하지 않는다. 표면 거칠기로 CO2 방출을 도울 뿐이다.
왼쪽은 표면 비교 zoom이다. 매끈한 유리는 핵화점이 적어 CO2가 천천히 빠져나가고, 멘토스의 거친 표면은 수많은 핵화점을 동시에 제공한다. 표면 토글로 둘을 바꿔 핵화점 수 차이를 직접 확인하라.
오른쪽은 콜라 안 CO2의 진행 단계다. 단계 버튼을 눌러 보라: ① CO2가 압력으로 용해된 상태 → ② 멘토스 투입, 핵화점 활성화 → ③ 거품이 동시 다발로 형성 → ④ 폭발적 CO2 방출 + 분수. 콜라 종류 토글(일반/다이어트)로 표면 장력 차이에 따른 분출 격렬함을 비교할 수 있다.
표면 토글로 매끈한 유리와 멘토스 거친 표면의 핵화점 수를 비교하고, 단계 버튼(①~④)으로 CO2 용해 → 핵화 → 동시 거품 → 분출을 따라가며, 콜라 종류(일반/다이어트)로 표면 장력에 따른 분출 격렬함을 확인한다.
맥주잔 흠집맥주잔 내부에 미세한 흠집을 내면 거품이 더 잘 일어난다. 양조장이 의도적으로 새긴 무늬 (nucleation point 공급).
샴페인 잔 돌기샴페인 잔 바닥에 작은 돌기를 새기는 이유도 같다. 거품이 한 줄기로 곱게 솟아오르도록 핵화점을 모아둔 것.
콜라 잔 두드리기콜라 잔 옆을 두드리면 거품이 솟아오르는 것도 새 핵화점이 만들어지기 때문. 흔들면 더 격렬한 것도 같은 원리.
모래 한 줌멘토스가 아니라 소금이나 모래를 넣어도 분출한다. 거친 표면이면 무엇이든 핵화점이 된다 — 멘토스는 표면적이 넓고 빠르게 가라앉아 효율이 좋을 뿐.
실험 안전멘토스 분수는 실외에서, 옷에 콜라가 끈적하게 튀는 정도의 일상 안전만 챙기면 즐길 수 있는 물리 실험. 화학 반응이 아니므로 위험 물질은 없다.
폭발처럼 보이는 멘토스 분수도, 사실은 작은 거품들이 동시에 일어난 결과다.