"Vroči led" se nanaša na priljubljeno kemično demonstracijo, v kateri raztopi natrijev acetat, raztopljen v vodi in se postavi v zamrzovalnik, takoj ko se izlije iz posode ali ko se v raztopino spusti en kristal trdnega natrijevega acetata. Postopek strjevanja sprošča toploto in tako daje videz nastanka vročega ledu. Kemijski inštruktorji to uporabljajo za dokazovanje pojava prenasičenosti ali sposobnost nekaterih raztopin, da vsebujejo več raztopljenega materiala, kot je običajno.
Jonske spojine
V kemiji se izraz "spojina" nanaša na material, ki ga sestavlja več kot en kemijski element. Na primer, namizna sol, znana tudi kot natrijev klorid, vsebuje atome natrija in klora. Če spojina vsebuje tako kovino kot nemetalno, kot se razlikuje od periodične tabele elementov, se kemiki nanašajo na spojino kot "ionsko". Nekatere ionske spojine se raztopijo v vodi in med postopkom raztapljanja pozitivno nabite kovine, ki se imenuje kation, ločuje od negativno nabitega ne-metala, ki se imenuje anion. Proces padavin predstavlja nasprotje tega procesa; to pomeni, da se kation in anion združita v tvorbo trdnih kristalov v raztopini.
Topnost
Kemiki opisujejo sposobnost spojine, da se raztaplja v vodi kot topnost. Po definiciji spojina, prisotna v manjših količinah, predstavlja topno snov, in spojina, prisotna v večji količini, predstavlja topilo. V primeru trdnega raztapljanja v tekočini se tekočina navadno kvalificira kot topilo. Na splošno kemiki določajo topnost v enotah, kot so grami na liter, kar pomeni "grami raztopine, ki se raztopi v 1 l topila" ali "grami na 100 ml". Zasičenost se pojavi, ko se maksimalna količina raztopine raztopi v določena količina topila. Nekatere spojine imajo po svoji naravi večjo topnost kot druge, vendar se v vseh primerih topnost spreminja s temperaturo. Na splošno je višja temperatura, bolj topni se raztopi v določeni količini topila. Postopek prenasičenja ali "prenasičenih" raztopin je odvisen od manipulacije temperature.
Supersaturation
Pojav supersaturacije se pojavi, ko količina topne snovi, raztopljene v določeni količini topila, presega točko nasičenja. Znanstveniki ne razumejo popolnoma mehanizma, s katerim rešitve postanejo prenasičene. Padavine zahtevajo tvorbo majhnega trdnega kristalita v raztopini, proces, imenovan "nukleacija". Po kristalitu tvori drugi proces, znan kot rast, kristalite poveča na makroskopski nivo, tako da jih je mogoče opazovati in izolirati. Toda rast ne nastane brez nukleacije, nekateri soluti pod določenimi pogoji pa se upirajo temu procesu. Nukleacija običajno zahteva "grobo" površino, na kateri naj začne. Groba površina je lahko nečistoča, kot so delci prahu ali praska na notranji strani steklene posode, v kateri raztopina prebiva. Alternativno lahko eksperimentator namerno sproži nukleacijo z dodajanjem enega, majhnega kristala spojine, ki se obori. Zato večina navodil za prikaz vročega ledu zahteva dodajanje nekaj zrn trdnega natrijevega acetata v prenasičeno raztopino, da se inducira kristalizacija.
Natrijev acetat
Natrijev acetat je ionska spojina, sestavljena iz natrijevih kationov, Na (+) in acetatnih ionov, C2H3O2 (-). Tako kot večina acetatov ima visoko topnost v vodi: 76 g se raztopi v 100 ml pri 0 ° C. Topnost pa se bistveno poveča pri višji temperaturi. Demonstracija vročega ledu zahteva izdelavo nasičene raztopine natrijevega acetata v vroči vodi, nato pa raztopino postavite v zamrzovalnik. Ker se raztopina ohladi in se približa 0 stopinj C, bo koncentracija natrijevega acetata ostala nad 76 g na 100 ml, t.j. raztopina bo presihana.
Hot Ice
Obarjanje trdne snovi iz raztopine povzroči zmanjšanje motnje v sistemu. To pomeni, da se v raztopini ionov prosto gibljejo v naključnih smereh in zato kažejo veliko motnjo. Ko se ioni združijo, da tvorijo trdne kristalite, je njihova svoboda gibanja omejena. Znanstveniki to opisujejo kot zmanjšanje entropije ali motnje sistema. Zakoni termodinamike določajo, da mora proces za proces, ki kaže spontano nastajanje entropije, kot je obarjanje trdne snovi iz raztopine, tudi osvoboditi toploto. Zato se bo uvedba trdnega kristalita natrijevega acetata segrela, ko se natrijev acetat natrijeva iz raztopine.
