"Hot is" refererer til en populær kemisk demonstration, hvor en opløsning af natriumacetat opløst i vand og anbragt i en fryser størkner sig straks, når den hældes fra dens beholder, eller når en enkelt krystal af fast natriumacetat falder ned i opløsningen. Stivelsesprocessen frigiver varme og giver således udseendet af dannelsen af varm is. Kemi instruktører bruger dette til at demonstrere fænomenet overmætning, eller muligheden for nogle løsninger til at indeholde mere opløst materiale, end de normalt burde.
Ioniske forbindelser
I kemi refererer udtrykket "forbindelse" til et materiale bestående af mere end et kemisk element. For eksempel indeholder bordsalt, også kendt som natriumchlorid, natrium- og chloratomer. Når sammensætningen indeholder både et metal og en nonmetal - som kendetegnet ved elementernes periodiske tabel - refererer kemikere til forbindelsen som "ionisk." Nogle ioniske forbindelser opløses i vand, og under opløsningsprocessen det positive ladede metal, kaldet en kation, adskiller sig fra den negativt ladede nonmetal, kaldet en anion. Udfældningsprocessen repræsenterer det modsatte af denne proces; det vil sige, kation og anion kombineres til dannelse af faste krystaller i opløsningen.
Opløselighed
Kemister beskriver evne af en forbindelse til at opløse i vand som opløselighed. Ved definition repræsenterer forbindelsen til stede i mindre mængde opløsningsmidlet, og forbindelsen, som er til stede i større mængder, repræsenterer opløsningsmidlet. I tilfælde af en fast opløsning i en væske kvalificerer væsken sædvanligvis som opløsningsmidlet. Generelt angiver kemikere opløseligheden i enheder, såsom gram pr. Liter, hvilket betyder "gram opløst stof, der opløses i 1 liter opløsningsmiddel" eller "gram pr. 100 ml." Mætning forekommer, når den maksimale mængde opløst stof er opløst i en givet mængde opløsningsmiddel. Nogle forbindelser udviser iboende højere opløselighed end andre, men i alle tilfælde varierer opløseligheden med temperatur. Generelt, jo højere temperaturen, jo mere opløst opløses i en given mængde opløsningsmiddel. Processen med overmætning, eller "overmætning" løsninger hænger på manipulationen af temperaturen.
overmætning
Fænomenet overmætning forekommer, når mængden af opløst opløsning opløst i en given mængde opløsningsmiddel overstiger mætningspunktet. Forskere forstår ikke fuldt ud mekanismen, hvormed løsninger bliver overmættede. Nedbør kræver dannelse af en lille fast krystallit i opløsningen, en proces kaldet "nucleation". Efter krystallitiske former forøger en anden proces, kendt som vækst, krystallitterne til det makroskopiske niveau, således at de kan observeres og isoleres. Men vækst sker ikke uden kerner, og nogle opløste stoffer under visse betingelser modstår denne proces. Nucleation har tendens til at kræve en "grov" overflade, hvorpå man kan initiere. Den grove overflade kan være en urenhed, såsom støvpartikler eller en ridser på indersiden af glasbeholderen, hvori opløsningen ligger. Alternativt kan en eksperiment initiere nucleation bevidst ved at tilsætte en enkelt, lille krystal af forbindelsen, der udfældes. Følgelig kræver de fleste instruktioner til hotis-demonstrationen at tilsætte nogle få kerner af fast natriumacetat til den overmættede opløsning for at inducere krystallisation.
Natriumacetat
Natriumacetat er en ionisk forbindelse bestående af natriumkationer, Na (+) og acetationer, C2H3O2 (-). Ligesom de fleste acetater udviser den høj opløselighed i vand: 76 g opløses i 100 ml ved 0 ° C. Opløseligheden øges imidlertid væsentligt ved højere temperatur. Hotis-demonstrationen kræver oprettelse af en mættet opløsning af natriumacetat i varmt vand, og derefter anbringes opløsningen i en fryser. Da opløsningen afkøles og nærmer sig 0 grader C, forbliver koncentrationen af natriumacetat over 76 g pr. 100 ml, dvs. opløsningen vil blive overmættet.
Hot Ice
Udfældningen af et faststof fra en opløsning resulterer i et fald i systemets lidelse. Det vil sige i opløsningen bevæges ionerne frit i tilfældige retninger og udviser derfor høj lidelse. Når ionerne kombineres til dannelse af faste krystallitter, bliver deres bevægelsesfrihed begrænset. Forskere beskriver dette som et fald i entropien eller forstyrrelsen af systemet. Termodynamikloven fastsætter, at for en proces, der udviser et fald i entropi, forekommer spontant, såsom udfældning af et faststof fra en opløsning, skal processen også frigøre varmen. Som følge heraf vil indførelsen af en fast krystallit af natriumacetat varme sig, da natriumacetat udfældes fra opløsning.
