Une explication de l'acétate de Sodium & glace chaude

« Hot ice » se réfère à une manifestation populaire de chimique dans lequel une solution d'acétate de sodium dissous dans l'eau et placé dans un congélateur instantanément se solidifie lorsqu'il est versé de son conteneur, ou lorsqu'un monocristal d'acétate de sodium solide est déposé dans la solution. Le processus de solidification libère chaleur et donne ainsi l'aspect de la formation de glace chaude. Instructeurs de chimie permet de démontrer le phénomène de sursaturation, ou la capacité de certaines solutions contiennent plus de matières dissoutes qu'ils devraient normalement.

Composés ioniques

En chimie, le terme « composé » désigne un matériau constitué de plusieurs éléments chimiques. Par exemple, le sel de table, également connu sous le nom de chlorure de sodium, contient des atomes de sodium et de chlore. Lorsque le composé contient un métal et un non-métal--comme distingué du tableau périodique des éléments--chimistes se référer au composé comme « ionique ». Certains composés ioniques se dissolvent dans l'eau, et Pendant le processus de dissolution du métal chargé positivement, appelé une cation, sépare le non-métal chargé négativement, appelé un anion. Le processus de précipitation représente le contraire de ce processus ; autrement dit, le cation et l'anion se combinent pour former des cristaux solides dans la solution.

Solubilité

Chimistes décrivent la capacité d'un composé à se dissoudre dans l'eau comme la solubilité. Par définition, le composé présent en moindre quantité représente le soluté et le composé présent en plus grande quantité représente le solvant. Dans le cas d'une dissolution solide dans un liquide, le liquide est considéré généralement comme solvant. Généralement, les chimistes État solubilité en unités, telles que les grammes par litre, ce qui signifie « grammes de soluté qui se dissout dans 1 l de solvant », ou « grammes par 100 ml. » Saturation se produit lorsque la quantité maximale de soluté est dissout dans un solvant donné. Quelques composés présentent une solubilité intrinsèquement supérieure que d'autres, mais dans tous les cas, la solubilité varie avec la température. Généralement, plus la température est élevée, plus soluté se dissout dans un solvant donné. Le processus des solutions dénaturant, ou « hyper-saturation » repose sur la manipulation de la température.

Sursaturation

Le phénomène de sursaturation se produit lorsque la quantité de soluté dissoute dans un solvant donné dépasse le point de saturation. Les scientifiques ne comprennent pas pleinement le mécanisme par lequel les solutions deviennent sursaturées. Précipitations exige la formation d'un petit cristallites solide dans la solution, un processus appelé « nucléation ». Après les cristallites constitue, en un second processus, connu comme la croissance, agrandit les cristallites à l'échelle macroscopique, tels qu'ils peuvent être observés et isolés. Mais la croissance ne se produit pas sans la nucléation, et certains solutés dans certaines conditions résister à ce processus. Nucléation tend à exiger une surface « rugueuse » permettant de lancer. La surface rugueuse peut être une impureté, tels que les particules de poussière ou une égratignure à l'intérieur du conteneur verre où réside la solution. Par ailleurs, l'expérimentateur peut initier nucléation délibérément en ajoutant un cristal unique, petit du composé précipité. Par conséquent, la plupart des instructions pour faire la démonstration de la glace chaude appellent pour ajouter quelques grains d'acétate de sodium solide à la solution sursaturée à induire la cristallisation.

Acétate de sodium

Acétate de sodium est un composé ionique composé de cations sodium, Na et ions acétate, C2H3O2(-). Comme la plupart des acétates, il présente une grande solubilité dans l'eau : 76 g dissout dans 100 ml à 0 degrés C. La solubilité, cependant, augmente considérablement à température plus élevée. La démonstration de la glace chaude appelle à la création d'une solution saturée d'acétate de sodium dans l'eau chaude, puis placer la solution dans un congélateur. Alors que la solution se refroidit et approches 0 degrés C, la concentration d'acétate de sodium restera supérieure à 76 g / 100 ml, c'est-à-dire, la solution va être sursaturée.

Glace chaude

La précipitation d'un solide à partir d'un résultat de solution en diminution dans le désordre du système. Autrement dit, dans la solution les ions se déplacent librement dans des directions aléatoires et donc pièce haut trouble. Lorsque les ions se combinent pour petits cristaux solides de forme, leur liberté de mouvement est alors restreinte. Scientifiques décrivent cela comme une diminution de l'entropie, ou du trouble, du système. Les lois de la thermodynamique stipulent que pour un processus présentant une diminution de l'entropie se produire spontanément, comme la précipitation d'un solide à partir d'une solution, le processus doit libérer aussi de chaleur. Par conséquent, l'introduction d'une cristallite solide d'acétate de sodium réchauffera lui-même comme les précipités d'acétate de sodium de la solution.