Zawartość
Rdza jest szerokim tematem dyskusji na zajęciach naukowych we wszystkich klasach. Podczas gdy nauczyciele szkół podstawowych przedstawiają rdzewiejący metal jako prosty przykład reakcji chemicznej, nauczyciele szkół średnich wskazują na rdzewienie w wyjaśnianiu reakcji utleniania i redukcji. Studenci są w stanie wykonywać eksperymenty z rdzą na żelaznych gwoździach do zadań badawczych lub projektów na targach naukowych.
Obserwacja korozji
Uczniowie na poziomach pośrednich, którzy przygotowują swoje zadania z wyprzedzeniem, mogą określić, które płyny powodują szybsze powstawanie rdzy na żelaznych gwoździach zanurzonych w pewnych roztworach. Weź sześć zlewek lub szklanych kubków, dodaj 1 szklankę wody do pierwszej, 1 szklankę słonej wody do drugiej, 1 szklankę sody cytrynowej do trzeciej, 1 szklankę marynowanej cieczy w pokoju, 1 szklankę soku pomarańczowego w piątym i 1 szklanka białego octu w tym drugim. Postaraj się sformułować hipotezę, która ciecz spowoduje najpierw rdzewienie paznokcia. Zanurz żelazny gwóźdź w każdej misce i zostaw go w miejscu, gdzie nikt ich nie poruszy. Codziennie obserwuj paznokcie, aby sprawdzić powstawanie rdzy. Paznokcie w wodzie powinny rdzewieć w ciągu trzech tygodni, a ocet powinien zająć kolejny tydzień. Soki i napoje gazowane nie powodują rdzy na paznokciach. Określ poziom pH każdej cieczy, aby stwierdzić, czy istnieje korelacja między korozyjnością cieczy a jej zdolnością do tworzenia rdzy.
Przyspieszone utlenianie
Eksykator to dwupoziomowa szafa, która utrzymuje swoją zawartość w całkowicie suchej atmosferze. Próbki umieszcza się w warstwie metalowej siatki i środka suszącego, ponieważ żel krzemionkowy jest przechowywany na poziomie podstawowym. Kup mały eksykator online lub w sklepie ze sprzętem szpitalnym. Umieść trzy wyczyszczone żelazne gwoździe w metalowej warstwie gazy wewnątrz eksykatora i pozostaw 10 g kryształów chlorku wapnia na spodzie urządzenia. Umieść trzy gwoździe zanurzone w wodzie, a następnie umieść je na zewnątrz eksykatora, używając drutu, aby przymocować je do klamki eksykatora. Obserwuj i zapisuj dane przez jeden tydzień. Podczas gdy zewnętrzne kołki muszą się rdzewieć, te wewnętrzne pozostaną czyste. Uczniowie powinni zdawać sobie sprawę z rezultatów, że wilgoć jest kluczowym elementem powstawania rdzy i musi występować w powietrzu wokół żelaza, aby mogło dojść do utleniania.
Zmiany temperatury
Stwórz hipotezę, czy temperatura zimnego lub gorącego powietrza wpływa na prędkość tworzenia rdzy na żelaznych gwoździach. Połącz dziewięć paznokci i trzy zlewki tego samego rozmiaru. Włóż trzy gwoździe do każdego z pojemników wypełnionych wodą. Włóż trzy gwoździe do pojemnika wypełnionego kostkami lodu. Na koniec umieść pozostałe trzy gwoździe w pojemniku pełnym wody z kranu i umieść je pod lampą grzewczą. Pozostaw wszystkie zlewki odkryte w słabo zaludnionym obszarze i obserwuj je codziennie przez tydzień. Lód należy często dodawać do drugiego naczynia, aby utrzymać chłód w całym eksperymencie. Tlen, podstawowy składnik w tworzeniu rdzy, łączy się z innymi pierwiastkami; w tym żelazo, szybciej w cieplejszych temperaturach. Dlatego gwóźdź pod lampą grzewczą powinien najpierw zardzewieć. Już paznokcie na lodzie będą ostatnimi, które mają rdzę na ich powierzchni.
Gęstość rdzy
Eksperymenty gęstości są wszechstronne, aby pasowały do większości grup wiekowych. Uczniowie powinni stworzyć hipotezę o tym, jak reakcja utleniania, która wytwarza rdzę na paznokciach, wpływa na gęstość przedmiotów. Kup 1 kg żelaznych gwoździ, podzielonych na grupy po 500 g. Upewnij się, że masa i objętość każdej grupy są równoważne. Zostaw grupę w pomieszczeniu, aby rdza nie powstała. Pozwól drugiej grupie rdzewieć naturalnie z zewnątrz lub przyspiesz proces, używając techniki z poprzednich eksperymentów. Po zakończeniu utleniania oblicz masę i objętość drugiej grupy, aby określić, czy podczas utleniania zachodzi jakakolwiek zmiana gęstości. Rdza jest mniej gęsta niż żelazo, ale gram żelaza wytworzy ponad 1 g rdzy. Dlatego uczniowie powinni uświadomić sobie przyrost masy ciała, a tym samym zwiększenie gęstości w zardzewiałych paznokciach.