يشير "الثلج الساخن" إلى عرض كيميائي شائع يتم فيه حل محلول من أسيتات الصوديوم المذابة في الماء ويوضع في المجمد على الفور عندما يصب من الحاوية أو عندما يتم إسقاط بلورة واحدة من أسيتات الصوديوم الصلب في المحلول. عملية التصلب يطلق الحرارة وبالتالي يعطي مظهر لتشكيل الجليد الساخن. يستخدم مدربون الكيمياء هذا لإظهار ظاهرة التفترس ، أو قدرة بعض الحلول على احتواء المواد المذابة أكثر مما ينبغي عادة.
المركبات الأيونية
في الكيمياء ، يشير مصطلح "المركب" إلى مادة تتكون من أكثر من عنصر كيميائي واحد. على سبيل المثال ، يحتوي ملح الطعام ، المعروف أيضًا باسم كلوريد الصوديوم ، على ذرات الصوديوم والكلور. عندما يحتوي المركب على كل من المعدن و اللافلزي - كما هو موضح على الجدول الدوري للعناصر - يشير الكيميائيون إلى المركب على أنه "أيوني". بعض المركبات الأيونية تذوب في الماء ، وخلال عملية الذوبان المعدن المشحونة إيجابيا ، يدعى كاتيون ، يفصل من اللافلزية المشحونة سلبياً ، يسمى أنيون. تمثل عملية هطول الأمطار عكس هذه العملية ؛ أي أن الكاتيون والأنيون يتحدان لتشكيل بلورات صلبة في المحلول.
الذوبانية
يصف الكيميائيون قدرة المركب على الذوبان في الماء كذوبانية. وبحسب التعريف ، فإن المركب الموجود بكمية أقل يمثل المذاب ، والمركب الموجود بكمية أكبر يمثل المذيب. في حالة الذوبان الصلب في سائل ، فإن السائل عادة ما يكون بمثابة المذيب. بشكل عام ، يقول الكيميائيون القابلية للذوبان في الوحدات ، مثل الجرام لكل لتر ، وهو ما يعني "غرام من المذاب الذي سوف يذوب في 1 لتر من المذيب" ، أو "غرام لكل 100 مل". يحدث التشبع عندما يذوب الحد الأقصى لكمية المذاب في كمية معينة من المذيب. بعض المركبات تحمل ذوبانية أعلى من غيرها ، ولكن في جميع الحالات تختلف قابلية الذوبان مع درجة الحرارة. عموما ، كلما ارتفعت درجة الحرارة ، كلما تذاب أكثر المذاب في كمية معينة من المذيب. تعتمد عملية محاكاة التشتيت أو "التشبع الكبير" على التلاعب في درجة الحرارة.
التشبع
ظاهرة supersaturation يحدث عندما تتجاوز كمية المذاب المذابة في كمية معينة من المذيب نقطة التشبع. لا يفهم العلماء تمامًا الآلية التي تصبح بها الحلول مفرطة التشبع. يتطلب الترسيب تكوين بلورات صلبة صغيرة في المحلول ، وهي عملية تسمى "التنوي". بعد أشكال البلورات ، تقوم عملية ثانية ، تعرف باسم النمو ، بتكبير البلورات إلى المستوى العياني بحيث يمكن ملاحظتها وعزلها. ولكن لا يحدث النمو بدون التنوي ، وبعض المذيبات تحت ظروف معينة تقاوم هذه العملية. يميل التنوي إلى طلب سطح "خشن" لبدء العمل عليه. قد يكون السطح الخشن شائبة ، مثل جزيئات الغبار ، أو خدش في داخل الحاوية الزجاجية التي يتواجد فيها المحلول. بدلا من ذلك ، يمكن للمجرب بدء التنوي عن عمد عن طريق إضافة بلورة واحدة صغيرة من المركب الذي يتم ترسيبه. وبالتالي ، فإن معظم تعليمات العرض التوضيحي للجليد الساخن تطالب بإضافة بضع حبات من أسيتات الصوديوم الصلبة إلى المحلول التشبعي لتحفيز التبلور.
أسيتات الصوديوم
أسيتات الصوديوم هو مركب أيوني يتكون من كاتيونات الصوديوم ، Na (+) ، وأيونات الأسيتات ، C2H3O2 (-). مثل معظم الأسيتات ، فإنه يظهر قابلية ذوبان عالية في الماء: 76 غ يذوب في 100 مل عند 0 درجة مئوية. ومع ذلك ، فإن الذوبانية تزداد بشكل كبير عند درجة حرارة أعلى. ويدعو عرض الجليد الساخن إلى إيجاد محلول مشبع من أسيتات الصوديوم في الماء الساخن ، ثم وضع المحلول في المجمد. عندما يبرد المحلول ويقترب من 0 درجة مئوية ، فإن تركيز أسيتات الصوديوم سيبقى أعلى من 76 جم لكل 100 مل ، أي أن المحلول سيكون مفرط التشبع.
الجليد الساخن
يؤدي ترسب مادة صلبة من محلول إلى انخفاض في اضطراب النظام. وهذا يعني أن الأيونات تتحرك بحرية في اتجاهات عشوائية وبالتالي تظهر اضطرابًا كبيرًا. عندما تتحد الأيونات لتشكل بلورات صلبة ، تصبح حريتها في الحركة مقيدة. يصف العلماء هذا على أنه انخفاض في الإنتروبيا ، أو الفوضى ، في النظام. تنص قوانين الديناميكا الحرارية على أنه في عملية تنطوي على انخفاض في الإنتروبيا تحدث تلقائيًا ، مثل ترسيب مادة صلبة من محلول ، يجب أن تحرر العملية أيضًا الحرارة. وبالتالي ، فإن إدخال بلورات صلبة من أسيتات الصوديوم سوف يسخن نفسه عند ترسيب أسيتات الصوديوم من المحلول.
