Demonstrátor zahřeje v kádince přesycený roztok octanu sodného, aby se v něm všechny krystaly zcela rozpustily, a nechá jej pozvolna vychladnout. 

Následně předvede samotnou aktivaci:

• Přímo v kádince: Do podchlazeného roztoku vhodí drobný krystalek pevného octanu sodného (střípek/prášek), který funguje jako krystalizační jádro.
• Na Petriho misce: Přelije roztok na velkou Petriho misku a dotykem krystalku spustí okamžitou krystalizaci přes celou plochu (vzniká tzv. „horký led“).

Během pár sekund roztok zcela ztuhne a promění se v bílou krystalickou hmotu. Návštěvníci si poté mohou sáhnout ze spodu na sklo kádinky nebo Petriho misky, aby si na vlastní hmat ověřili, že ačkoliv vzniklá hmota vypadá jako led, sklo je výrazně horké. 

Kde vybavení běžně najít

• Hřejivý polštářek (octan sodný): Lékárna, sportovní potřeby nebo drogerie (kapesní ohřívač rukou).
• Hydroxid sodný (NaOH): Drogerie nebo hobby market (čistič odpadů „Krtek“).
• Salmiak (NH₄Cl) nebo močovina: Zahradnictví (hnojivo), lékárna nebo školní chemická laboratoř.
• sklíčko/zkumavky: Běžná kuchyně (zavařovací sklenice) nebo školní kabinet.

Fyzikální a chemický princip

Při rozpouštění pevných látek ve vodě probíhají současně dva procesy: rozpad krystalové mřížky (který teplo spotřebovává) a tvorba vazeb s molekulami vody – tzv. hydratace (která teplo uvolňuje).

Pokud se při hydrataci uvolní více energie, než kolik bylo potřeba na rozbití krystalu, směs se prudce ohřívá (exotermní děj). Pokud je potřeba více energie na rozpad mřížky, odebere se teplo z okolní vody a směs se ochladí (endotermní děj). U hřejivého polštářku navíc dochází k krystalizaci podchlazeného roztoku, čímž se naráz uvolní dříve uložené „latentní“ teplo.

Jak funguje HŘEJIVÝ POLŠTÁŘEK?

Běžná teplá voda chladne a energii ztrácí. Octan sodný dokáže teplo „zamknout“ v kapalné formě i při pokojové teplotě. Funguje to jako chemická tepelná baterie:

1. Nabití energií (rozpuštění): Povařením ve vodě se krystaly octanu rozpustí a pohltí obrovské množství tepla. Po vychladnutí zůstane roztok stále kapalný (je v tzv. nestabilním, přesyceném stavu).
2. Spuštění řetězové reakce: Prohnutím plíšku vznikne drobná porucha (krystalizační jádro). Molekuly octanu se začnou okamžitě řetězově skládat zpět do pevné mřížky.
3. Uvolnění tepla: Jakmile roztok ztuhne („vykrystalizuje“), uvolní veškerou uloženou tepelnou energii zpět do okolí a zahřeje se až na 54 °C.

Kde se teplo a chlad z reakcí používají?

• V běžném životě a sportu: Chladící sáčky na vyvrknutý kotník (endotermní rozpouštění solí), hřejivé polštářky do kapes na hory.
• V domácnosti a průmyslu: Čištění ucpaného potrubí hydroxidem sodným (reakce s vodou potrubí nejen poleptá, ale i rozpálí a rozpustí tuky).
• V medicíně: Termální obklady pro regeneraci svalů, rychlé chlazení transportovaných tkání a léků.
• Ve vědě a energetice: Ukládání solární energie do solných roztoků (fázové měniče tepla) pro vytápění budov v noci.

Historie a jak teplo chladí

Historie

Skládání chladicích směsí znali lidé dlouho před vynálezem elektrické lednice. Už v 16. století v renesanční Itálii a později ve 20. století se využívala směs ledu a solí (např. chloridu sodného nebo salmiaku) k dosažení teplot hluboko pod bodem mrazu pro výrobu zmrzliny.

Proč vznikla potřeba chlazení reakcí

Před elektrickou chladící technikou bylo nutné uchovávat potraviny a léky pomocí ledu sekaného v zimě na rybnících. Přidáním správné soli do vody či ledu dokázali chemici snížit teplotu lázně až k −20 °C bez použití kompresoru.

Logika znamének (+ a −)

Teplotní bilance závisí na tom, ze kterého úhlu se na proces díváme:

• Pohled chemika (reakční teplo): Chemika zajímá samotný proces/reakce.
• Pokud reakce teplo uvolňuje do okolí, je to exotermní děj (Delta H < 0).
• Pokud reakce teplo spotřebovává z okolí, je to endotermní děj (Delta H > 0).
• Pohled fyzika (termodynamický systém): Fyzik se naopak dívá z pohledu samotné látky / systému.
• Když látka teplo vyzáří do okolí, její vnitřní energie klesne (systém energii ztrácí → znaménko mínus).
• Když látka teplo odebere z okolí, její vnitřní energie vzroste (systém energii získává → znaménko plus).

Přehled reakcí

Bezpečnost při práci s chemikáliemi

1. Vždy lijeme kyselinu do vody, nikdy ne opačně: Při lití vody do koncentrované kyseliny sírové dojde k lokálnímu přehřátí, voda okamžitě vzkypí a vystříkne kyselinu do okolí.
2. Používejte ochranné brýle a rukavice: Hydroxid sodný i kyselina sírová mohou způsobit trvalé poškození zraku a poleptání kůže. Při pokusu nesahejte do roztoků holýma rukama.