Warum geht Kohlensäure verloren beim Schütteln?

Warum sprudelt die Cola beim Schütteln so heftig?

Kohlensäurehaltige Getränke, ob nun Limonade, Mineralwasser oder Bier, verdanken ihre prickelnde Frische gelöstem Kohlenstoffdioxid (CO₂). Doch warum führt Schütteln zu einer regelrechten Kohlensäure-Explosion beim Öffnen der Flasche? Die Erklärung liegt in einem komplexen Zusammenspiel von physikalischen Prozessen.

Im Ruhezustand liegt das CO₂ größtenteils in gelöster Form im Getränk vor, ein kleiner Teil reagiert mit Wasser zu Kohlensäure (H₂CO₃). Diese ist allerdings sehr instabil und zerfällt ständig wieder in Wasser und CO₂. Ein dynamisches Gleichgewicht stellt sich ein. Der Druck in der verschlossenen Flasche, der durch das zusätzlich eingepresste CO₂ entsteht, sorgt dafür, dass ein Großteil des Gases im Getränk gelöst bleibt.

Durch das Schütteln wird dieses Gleichgewicht empfindlich gestört. Mikroskopisch kleine Gasbläschen, sogenannte Kavitationskeime, die an Unebenheiten der Flascheninnenwand oder an Schwebstoffen im Getränk haften, werden durch die Bewegung losgerissen und verteilen sich in der Flüssigkeit. Diese winzigen Bläschen wirken als Kristallisationskeime für das gelöste CO₂. Das Gas entweicht nun verstärkt aus der Lösung und sammelt sich in den Bläschen, die dadurch rasch anwachsen.

Das Schütteln beschleunigt diesen Prozess erheblich, da es die Kontaktfläche zwischen Flüssigkeit und Gasblasen enorm vergrößert. Je heftiger und länger geschüttelt wird, desto mehr CO₂ verlässt die Lösung und sammelt sich in den nun immer zahlreicheren und größeren Blasen.

Öffnet man die Flasche, fällt der Druck schlagartig ab. Die im Getränk gebundene Kohlensäure zerfällt nun explosionsartig, und das in den Blasen gespeicherte CO₂ dehnt sich schlagartig aus. Da das Volumen des gasförmigen CO₂ um ein Vielfaches größer ist als das des gelösten, entsteht ein Überdruck, der das Getränk mitsamt dem CO₂-Schaum aus der Flasche treibt.

Es ist also nicht die Kohlensäure selbst, die explosionsartig entweicht, sondern das durch das Schütteln in unzähligen kleinen Blasen gesammelte und beim Öffnen schlagartig expandierende CO₂. Die instabile Kohlensäure spielt zwar eine Rolle im Gleichgewicht der CO₂-Lösung, ist aber nicht die direkte Ursache für den "Sprudel-Vulkan".