"Vrući led" odnosi se na popularnu kemijsku demonstraciju u kojoj se otopina natrijevog acetata otopljena u vodi i stavi u zamrzivač odmah očvrsne kad se izlije iz spremnika ili kada se u otopinu ubaci jedan kristal čvrstog natrijevog acetata. Proces stvrdnjavanja oslobađa toplinu i na taj način daje izgled stvaranja vrućeg leda. Instruktori kemije koriste ovo da demonstriraju fenomen prenasičenosti ili sposobnost nekih otopina da sadrže više otopljenog materijala nego što bi inače trebali.
Ionski spojevi
U kemiji se izraz "spoj" odnosi na materijal koji se sastoji od više kemijskih elemenata. Na primjer, stolna sol, poznata i kao natrijev klorid, sadrži atome natrija i klora. Kad spoj sadrži i metalni i nemetal - kako se razlikuju u periodnoj tablici elemenata, kemičari ga nazivaju "ionskim". Neki ionski spojevi se rastvaraju u vodi, a tijekom otapanja pozitivno nabijeni metal, nazvan kation, odvaja se od negativno nabijenog nemetala, zvanog anion. Proces taloženja predstavlja suprotno ovom procesu; to jest, kation i anion se kombiniraju kako bi nastali kruti kristali u otopini.
Topljivost
Kemičari opisuju sposobnost spoja da se otapa u vodi kao topljivost. Prema definiciji, spoj prisutan u manjoj količini predstavlja rastvarač, a spoj prisutan u većoj količini predstavlja otapalo. U slučaju da se krutina otapa u tekućini, tekućina se obično kvalificira kao otapalo. Ljekarnici općenito navode topivost u jedinicama, poput grama po litri, što znači "gram otopljenog guma koji će se otopiti u 1 1 otapala" ili "gram u 100 ml". Zasićenje nastaje kada se maksimalna količina rastvora otopila u određenoj količini otapala. Neki spojevi pokazuju prirođeno veću topljivost od drugih, ali u svim slučajevima topljivost varira s temperaturom. Općenito, što je viša temperatura, to će se više otopiti u određenoj količini otapala. Proces prenasićivanja ili "prenasićenja" otopina ovisi o manipulaciji temperaturom.
supersaturacija
Fenomen super zasićenja javlja se kada količina rastvorenog otopljenog u određenoj količini otapala prelazi točku zasićenja. Znanstvenici ne razumiju u potpunosti mehanizam kojim rješenja postaju prenasićena. Precipitacija zahtijeva stvaranje malog krutog kristalita u otopini, proces zvan "nukleacija". Nakon što se kristalni oblici formiraju, drugi proces, poznat kao rast, kristaliti povećavaju na makroskopsku razinu tako da se mogu promatrati i izolirati. No, rast se ne događa bez nukleacije, a neka otapala pod određenim uvjetima odupiru se tom procesu. Nukleation ima tendenciju da zahtijeva "hrapavu" površinu na kojoj se mogu započeti. Gruba površina može biti nečistoća, poput čestica prašine ili ogrebotina na unutrašnjosti staklene posude u kojoj otopina boravi. Alternativno, eksperimentator može namjerno pokrenuti nukleaciju dodavanjem jednog malog kristala spoja koji se istaloži. Slijedom toga, većina uputa za demonstraciju vrućeg leda zahtijeva dodavanje nekoliko zrna krutog natrijevog acetata prenasičenoj otopini radi induciranja kristalizacije.
Natrijev acetat
Natrijev acetat je ionski spoj koji se sastoji od natrijevih kationa, Na (+) i acetatnih iona, C2H3O2 (-). Kao i većina acetata, on pokazuje visoku topivost u vodi: 76 g se otopi u 100 ml na 0 stupnjeva C. Rastvorljivost se, međutim, znatno povećava na višoj temperaturi. Demonstracija vrućeg leda zahtijeva stvaranje zasićene otopine natrijevog acetata u vrućoj vodi, zatim stavljanje otopine u zamrzivač. Kad se otopina ohladi i približi se 0 stupnjevima C, koncentracija natrijevog acetata ostat će iznad 76 g na 100 ml, tj. Otopina će biti zasićena.
Vrući led
Precipitacija krute tvari iz otopine rezultira smanjenjem poremećaja u sustavu. Odnosno, u otopini se ioni slobodno kreću nasumičnim smjerovima i stoga pokazuju visok poremećaj. Kad se ioni kombiniraju u tvorbu čvrstih kristala, njihova sloboda kretanja postaje ograničena. Znanstvenici to opisuju kao smanjenje entropije ili poremećaja sustava. Zakoni termodinamike određuju da se za proces koji pokazuje pad entropije dogodi spontano, poput taloženja krute tvari iz otopine, proces također mora osloboditi topline. Posljedično, uvođenje krutog kristalita natrijevog acetata zagrijava se samim time što se natrijev acetat taloži iz otopine.
