Nalijete-li do odměrky 50 ml vody a 50 ml ethanolu, nemusí výsledná směs dosáhnout rysky 100 ml. Za běžných laboratorních podmínek může mít přibližně 96 ml. Tento rozdíl se nazývá objemová kontrakce: objemy čistých kapalin před smícháním se jednoduše nesčítají.
Co se děje mezi molekulami
Voda i ethanol jsou tvořeny molekulami, které se po smíchání vzájemně ovlivňují. Ethanol má polární hydroxylovou skupinu, označovanou –OH, a ta může vytvářet vodíkové vazby s molekulami vody. Po spojení kapalin se dosavadní vazby a uspořádání průběžně mění a vzniká směs s jinými vlastnostmi než obě oddělené kapaliny.
Výsledná struktura směsi může být z hlediska objemu účinnější, takže zabere méně místa, než by naznačoval součet původních odměřených objemů. Není ale přesné představovat si celý jev jen tak, že menší molekuly vody „zapadnou do prázdných mezer“ mezi molekulami ethanolu. Kontrakce je vlastností neideální směsi a podílí se na ní soubor mezimolekulových interakcí i přeskupení molekul.
Její velikost závisí na poměru vody a ethanolu a také na teplotě. Příklad 50 ml plus 50 ml, z něhož vznikne přibližně 96 ml směsi, proto berte jako názornou ilustraci, nikoli jako přesnou hodnotu platnou za všech okolností.
Co znamená 5 % obj. na nápoji
Údaj v procentech objemových vyjadřuje objem čistého ethanolu připadající na určitý objem nápoje, přičemž se oba objemy vztahují ke stejné referenční teplotě. Pro označení alkoholu se používá teplota 20 °C. Když má půllitrový nápoj 5 % obj., odpovídá tomu 25 ml ethanolu vyjádřeného jako objem při 20 °C.
Neznamená to ale, že stačí odměřit 25 ml ethanolu a 475 ml vody a jejich smícháním získat přesně 500 ml nápoje o síle 5 % obj. Objem se při smísení mění. Pro správné stanovení se využívá měření hustoty a alkoholometrické tabulky, které zohledňují vztah mezi hustotou, složením a teplotou.
U jednoduché směsi vody a ethanolu lze obsah alkoholu odvozovat z hustoty a příslušných tabulek. U běžného nápoje však mohou výsledek ovlivnit také cukry a další rozpuštěné látky. Přímé odečtení běžným alkoholometrem proto nemusí stačit; analytické postupy mohou vyžadovat například oddělení ethanolu destilací a následné měření.
Kontrakce není odpařování
Objemová kontrakce nastává při samotném smísení: kapalina zaujme menší objem, i když nic neuniklo z nádoby. Odpařování je jiný proces, při němž část kapaliny přechází do okolního vzduchu. U otevřené nádoby může probíhat současně, zejména u ethanolu, a pozorovaný úbytek pak může mít více příčin.
Roli může hrát také teplota. Smíchání může změnit teplotu kapaliny a s ní i její objem a hustotu; výsledek ovlivní rovněž přesnost odměrky a odečtu. Při porovnávání objemů je proto důležité držet stejné podmínky a počítat s teplotou. Samotný rozdíl mezi součtem počátečních objemů a výsledným objemem ještě neříká, kolik alkoholu nápoj obsahuje.