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La ruggine è un ampio argomento di discussione nelle lezioni di scienze in tutti i gradi. Mentre gli insegnanti delle scuole elementari presentano il metallo arrugginito come un semplice esempio di reazione chimica, gli insegnanti delle scuole superiori indicano ruggine nella spiegazione dell'ossidazione e delle reazioni di riduzione. Gli studenti sono in grado di eseguire esperimenti sulla ruggine su chiodi di ferro per attività di ricerca o progetti per fiere della scienza.
Osservando la corrosione
Gli studenti di livello intermedio che preparano in anticipo i loro compiti possono determinare quali liquidi causano la formazione di ruggine più velocemente sulle unghie di ferro immerse in certe soluzioni. Prendere sei bicchieri o tazze di vetro, aggiungere 1 bicchiere d'acqua al primo, 1 bicchiere di acqua salata al secondo, 1 bicchiere di bicarbonato di sodio al terzo, 1 tazza di liquido in salamoia nella stanza, 1 tazza di succo d'arancia nel quinto e 1 bicchiere di aceto bianco nel secondo. Prova a formulare un'ipotesi su quale liquido farà arrugginire prima l'unghia. Immergere un chiodo di ferro in ogni ciotola e lasciarlo in un posto dove nessuno li agita. Guarda quotidianamente le unghie per controllare la formazione di ruggine. Le unghie nell'acqua dovrebbero arrugginirsi in tre settimane e l'aceto dovrebbe richiedere un'altra settimana. Succhi e soda non causeranno ruggine sulle unghie. Determinare il livello di pH di ciascun liquido per stabilire se esiste una correlazione tra la corrosività del liquido e la sua capacità di formare ruggine.
Ossidazione accelerata
Un essiccatore è un armadio a due livelli che mantiene il suo contenuto in un'atmosfera completamente asciutta. I campioni vengono posti in uno strato di garza metallica e un agente essiccante, poiché il gel di silice viene conservato al livello di base. Acquista un piccolo essiccatore online o presso un negozio di forniture ospedaliere. Collocare tre chiodi di ferro puliti nello strato di garza metallica all'interno dell'essiccatore e lasciare 10 g di cristalli di cloruro di calcio sul fondo dell'apparecchio. Metti tre chiodi immersi nell'acqua prima di appenderli all'esterno dell'essiccatore, usando un filo per fissarli alla maniglia della porta dell'essiccatore. Osserva e registra i dati per una settimana. Mentre i perni esterni devono subire ruggine, quelli interni rimarranno puliti. Gli studenti dovrebbero rendersi conto dai risultati che l'umidità è un elemento chiave nella formazione di ruggine e deve essere presente nell'aria intorno al ferro per l'ossidazione che si verifichi.
Cambiamenti di temperatura
Crea un'ipotesi sul fatto che le temperature dell'aria fredda o calda influiscano sulla velocità della formazione di ruggine sulle unghie di ferro. Unisci nove chiodi e tre bicchieri della stessa misura. Metti tre chiodi in ciascuno dei contenitori riempiti d'acqua. Metti tre chiodi in un contenitore pieno di cubetti di ghiaccio. Infine, posizionare i restanti tre chiodi in un contenitore pieno di acqua del rubinetto e posizionarlo sotto una lampada di riscaldamento. Lascia tutti i bicchieri scoperti in un'area scarsamente popolata e osservali ogni giorno per una settimana. Il ghiaccio dovrebbe essere aggiunto frequentemente al secondo vaso per mantenere un ambiente fresco durante l'esperimento. L'ossigeno, componente principale nella formazione della ruggine, si combina con gli altri elementi; compreso il ferro, più rapidamente a temperature più calde. Pertanto, il chiodo sotto la lampada di riscaldamento dovrebbe arrugginire prima. Già i chiodi sul ghiaccio saranno gli ultimi ad avere ruggine sulla loro superficie.
Densità di ruggine
Gli esperimenti di densità sono versatili per adattarsi alla maggior parte delle età. Gli studenti dovrebbero creare un'ipotesi su come la reazione di ossidazione che produce ruggine sulle unghie influenzi la densità degli oggetti. Acquista 1 kg di chiodi di ferro, separati in gruppi da 500 g. Assicurati che la massa e il volume di ciascun gruppo siano equivalenti. Lascia un gruppo all'interno della stanza in modo che non si formi la ruggine. Lascia che il secondo gruppo si arrugginisca naturalmente dall'esterno o acceleri il processo, usando una tecnica degli esperimenti precedenti. Quando l'ossidazione è completa, calcola la massa e il volume del secondo gruppo per determinare se si verifica una variazione della densità durante l'ossidazione. La ruggine è meno densa del ferro, ma un grammo di ferro produrrà più di 1 g di ruggine. Pertanto, gli studenti dovrebbero realizzare un aumento di peso e quindi un aumento della densità dell'insieme di chiodi arrugginiti.