"Es panas" merujuk kepada demonstrasi kimia yang popular di mana larutan natrium asetat dibubarkan dalam air dan diletakkan di dalam peti sejuk serta-merta menguatkan apabila dituangkan dari bekasnya atau ketika satu kristal natrium asetat padat dijatuhkan ke larutan. Proses pemejalan melepaskan haba dan dengan itu memberikan penampilan pembentukan ais panas. Pengajar kimia menggunakan ini untuk menunjukkan fenomena supersaturation, atau keupayaan beberapa penyelesaian untuk mengandungi lebih banyak bahan terlarut daripada biasanya.
Sebatian ionik
Dalam kimia, istilah "sebatian" merujuk kepada bahan yang terdiri daripada lebih daripada satu unsur kimia. Sebagai contoh, garam meja, juga dikenali sebagai natrium klorida, mengandungi atom natrium dan klorin. Apabila kompaun mengandungi kedua-dua logam dan bukan logam - yang dibezakan pada jadual berkala unsur-unsur - ahli kimia merujuk kepada sebatian itu sebagai "ionik." Sesetengah sebatian ionik dibubarkan di dalam air, dan semasa proses pembubaran logam yang dikenakan positif, dipanggil kation, dipisahkan daripada nonmetal yang dikenakan secara negatif, dipanggil anion. Proses pemendakan mewakili kebalikan dari proses ini; iaitu, kation dan anion bergabung untuk membentuk kristal pepejal dalam penyelesaiannya.
Kelarutan
Ahli kimia menggambarkan keupayaan sebatian untuk larut dalam air sebagai kelarutan. Secara takrif, kompaun yang ada dalam kuantiti yang lebih sedikit mewakili larut, dan kompaun yang hadir dalam kuantiti yang lebih besar mewakili pelarut. Dalam kes pelarut pepejal dalam cecair, cecair biasanya layak sebagai pelarut. Umumnya, ahli kimia menyatakan keterlarutan dalam unit, seperti gram per liter, yang bermaksud "gram larut yang akan larut dalam 1 l pelarut, " atau "gram setiap 100 ml." Ketepsi berlaku apabila jumlah larut maksimum telah dibubarkan dalam jumlah pelarut yang diberikan. Sesetengah kompaun pameran inheren kelarutan yang lebih tinggi daripada yang lain, tetapi dalam semua kes kelarutan berbeza dengan suhu. Secara amnya, semakin tinggi suhu, lebih larut akan larut dalam jumlah pelarut yang diberikan. Proses oversaturating, atau penyelesaian "supersaturating" bergantung pada manipulasi suhu.
Supersaturation
Fenomena supersaturasi berlaku apabila jumlah larut terlarut dalam jumlah pelarut yang diberikan melebihi titik tepu. Para saintis tidak memahami sepenuhnya mekanisme yang mana penyelesaiannya menjadi supersaturated. Pemendakan memerlukan pembentukan kristal pepejal kecil dalam larutan, suatu proses yang dipanggil "nukleasi." Selepas bentuk kristal, proses kedua, dikenali sebagai pertumbuhan, membesarkan kristal ke tahap makroskopik supaya mereka dapat diperhatikan dan terpencil. Tetapi pertumbuhan tidak berlaku tanpa nukleasi, dan beberapa larutan dalam keadaan tertentu menentang proses ini. Nukleasi cenderung memerlukan permukaan yang "kasar" untuk memulakannya. Permukaan yang kasar itu mungkin adalah suatu kekotoran, seperti zarah habuk, atau garisan pada bahagian dalam bekas kaca di mana penyelesaiannya berada. Sebagai alternatif, seorang pengeksport boleh memulakan nukleasi dengan sengaja dengan menambahkan satu kristal kecil dari sebatian yang dicetuskan. Oleh itu, kebanyakan arahan untuk demonstrasi ais panas memanggil untuk menambah beberapa butiran natrium asetat pepejal kepada penyelesaian supersaturated untuk mendorong penghabluran.
Natrium asetat
Sodium acetate adalah sebatian ionik yang terdiri daripada natrium kation, Na (+), dan ion asetat, C2H3O2 (-). Seperti kebanyakan asetat, ia menunjukkan keterlarutan yang tinggi dalam air: 76 g larut dalam 100 ml pada 0 darjah C. Keterlarutan, bagaimanapun, meningkat dengan ketara pada suhu yang lebih tinggi. Demonstrasi es panas menyerukan untuk membuat larutan natrium asetat tepu dalam air panas, kemudian meletakkan larutan di dalam peti sejuk. Oleh kerana penyelesaian itu menyejukkan dan mendekati 0 darjah C, kepekatan natrium asetat akan kekal di atas 76 g setiap 100 ml, iaitu, larutan akan menjadi lebih larut.
Ais panas
Pemendakan pepejal dari penyelesaian menghasilkan penurunan dalam gangguan sistem. Iaitu, dalam penyelesaian ion bergerak bebas secara rawak dan oleh itu mempamerkan gangguan yang tinggi. Apabila ion bergabung untuk membentuk kristal pepejal, kebebasan gerakan mereka menjadi terhad. Para saintis menggambarkan ini sebagai penurunan dalam entropi, atau gangguan, sistem. Undang-undang termodinamik menetapkan bahawa untuk proses mempamerkan penurunan entropi berlaku secara spontan, seperti pemendapan pepejal dari larutan, proses itu juga harus membebaskan haba. Oleh itu, pengenalan kristal pepejal natrium asetat akan memanaskan dirinya sebagai natrium asetat mendahului dari larutan.
