Ang "mainit na yelo" ay tumutukoy sa isang tanyag na demonstrasyong kemikal kung saan ang solusyon ng sodium acetate na natunaw sa tubig at inilagay sa isang freezer ay agad na pinatitibay kapag ibinuhos mula sa lalagyan nito o kapag ang isang solong kristal ng solidong sodium acetate ay ibinaba sa solusyon. Ang proseso ng solidification ay nagpapalabas ng init at sa gayon ay nagbibigay ng hitsura ng pagbuo ng mainit na yelo. Ginagamit ito ng mga instruktor ng kimika upang maipakita ang kababalaghan ng supersaturation, o ang kakayahan ng ilang mga solusyon upang maglaman ng mas natunaw na materyal kaysa sa karaniwang dapat.
Ionic Compounds
Sa kimika, ang salitang "tambalang" ay tumutukoy sa isang materyal na binubuo ng higit sa isang elemento ng kemikal. Halimbawa, ang salt salt, na kilala rin bilang sodium chloride, ay naglalaman ng sodium at chlorine atoms. Kung naglalaman ang tambalang pareho ng isang metal at isang nonmetal - tulad ng nakikilala sa pana-panahong talahanayan ng mga elemento - tinutukoy ng mga chemists ang compound bilang "ionic." Ang ilang mga ionic compound ay natunaw sa tubig, at sa panahon ng proseso ng paglusaw ang positibong sisingilin na metal, na tinatawag na isang cation, ay naghihiwalay mula sa negatibong sisingilin na nonmetal, na tinatawag na anion. Ang proseso ng pag-ulan ay kumakatawan sa kabaligtaran ng prosesong ito; iyon ay, pinagsama ang cation at anion upang makabuo ng mga solidong kristal sa solusyon.
Solubility
Inilarawan ng mga kimiko ang kakayahan ng isang compound na matunaw sa tubig bilang solubility. Sa pamamagitan ng kahulugan, ang tambalang naroroon sa mas kaunting dami ay kumakatawan sa solute, at ang tambalang naroroon sa mas maraming dami ay kumakatawan sa solvent. Sa kaso ng isang solidong pagtunaw sa isang likido, ang likido ay karaniwang kwalipikado bilang solvent. Karaniwan, ang mga chemists ay nagpapahayag ng solubility sa mga yunit, tulad ng gramo bawat litro, na nangangahulugang "gramo ng solute na matunaw sa 1 l ng solvent, " o "gramo bawat 100 ml." Ang pagbubutas ay nangyayari kapag ang maximum na dami ng solute ay natunaw sa isang naibigay na halaga ng solvent. Ang ilang mga compound ay nagpapakita ng likas na mas mataas na solubility kaysa sa iba, ngunit sa lahat ng mga kaso ang solubility ay nag-iiba sa temperatura. Kadalasan, ang mas mataas na temperatura, mas solter ay matunaw sa isang naibigay na halaga ng solvent. Ang proseso ng oversaturating, o "supersaturating" na mga solusyon ay nakasalalay sa pagmamanipula ng temperatura.
Supersaturation
Ang kababalaghan ng supersaturation ay nangyayari kapag ang dami ng solute na natunaw sa isang naibigay na halaga ng solvent ay lumampas sa saturation point. Ang mga siyentipiko ay hindi lubos na nauunawaan ang mekanismo na kung saan ang mga solusyon ay nagiging supersaturated. Kinakailangan ang pagbuo ng pagbuo ng isang maliit na solidong crystallite sa solusyon, isang proseso na tinatawag na "nucleation." Matapos ang mga kristal na form, isang pangalawang proseso, na kilala bilang paglago, pinalaki ang mga crystallite sa antas ng macroscopic na maaari nilang masunod at ihiwalay. Ngunit ang paglaki ay hindi nangyayari nang walang nucleation, at ang ilang mga solute sa ilalim ng ilang mga kondisyon ay lumalaban sa prosesong ito. Ang nuklearasyon ay may kaugaliang nangangailangan ng isang "magaspang" na ibabaw kung saan magsisimula. Ang magaspang na ibabaw ay maaaring isang karumihan, tulad ng mga partikulo ng alikabok, o isang gasgas sa loob ng lalagyan ng baso kung saan nakatira ang solusyon. Bilang kahalili, ang isang eksperimento ay maaaring magpasimula ng nucleation na sinasadya sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang solong, maliit na kristal ng compound na pinalubog. Dahil dito, ang karamihan sa mga tagubilin para sa mainit na yelo na nagpapakita ng pagpapakita para sa pagdaragdag ng ilang mga butil ng solidong sodium acetate sa supersaturated solution upang mapukaw ang pagkikristal.
Sodium Acetate
Ang sodium acetate ay isang ionic compound na binubuo ng mga cation ng sodium, Na (+), at mga acetate ions, C2H3O2 (-). Tulad ng karamihan sa mga acetate, nagpapakita ito ng mataas na kakayahang mabulwak sa tubig: 76 g natutunaw sa 100 ml sa 0 degree C. Gayunman, ang solubility, gayunpaman, ay nagdaragdag nang malaki sa mas mataas na temperatura. Ang demonstrasyon ng mainit na yelo ay nanawagan para sa paglikha ng isang puspos na solusyon ng sodium acetate sa mainit na tubig, pagkatapos ay paglalagay ng solusyon sa isang freezer. Habang ang solusyon ay lumalamig at lumapit sa 0 degree C, ang konsentrasyon ng sodium acetate ay mananatiling higit sa 76 g bawat 100 ml, ibig sabihin, ang solusyon ay mapapabagsak.
Hot Ice
Ang pag-ulan ng isang solid mula sa isang solusyon ay nagreresulta sa pagbawas sa kaguluhan ng system. Iyon ay, sa solusyon ang mga ion ay malayang gumagalaw sa mga random na direksyon at sa gayon ay nagpapakita ng mataas na karamdaman. Kapag pinagsama ang mga ion upang mabuo ang mga solidong crystallite, ang kanilang kalayaan sa paggalaw ay nagiging paghigpitan. Inilarawan ito ng mga siyentipiko bilang pagbawas sa entropy, o karamdaman, ng system. Ang mga batas ng thermodynamics ay nagtatakda na para sa isang proseso na nagpapakita ng pagbaba sa entropy na mangyayari nang kusang, tulad ng pag-ulan ng isang solid mula sa isang solusyon, ang proseso ay dapat ding palayain ang init. Dahil dito, ang pagpapakilala ng isang solidong crystallite ng sodium acetate ay magpapainit ng sarili habang ang sodium acetate ay naggugulo mula sa solusyon.
