Πειράματα για τη σκουριά των νυχιών σιδήρου

Το Rust είναι ένα ευρύ θέμα συζήτησης για αίθουσες επιστημών σε όλα τα επίπεδα. Ενώ οι στοιχειώδεις δάσκαλοι παρουσιάζουν σκουριασμένο μέταλλο ως απλό παράδειγμα χημικής αντίδρασης, οι εκπαιδευτές γυμνασίου επισημαίνουν ότι σκουριάζουν στις εξηγήσεις της αντίδρασης οξείδωσης και μείωσης. Οι μαθητές στο δημόσιο σχολείο ή στο σχολείο κατ 'οίκον είναι σε θέση να πραγματοποιήσουν πειράματα με σκουριά σιδερένια καρφιά για εργασίες σε τάξεις ή σε επιστημονικά έργα.

Οι ενδιάμεσοι μαθητές που προετοιμάζονται για εργασίες εκ των προτέρων μπορούν να καθορίσουν ποια υγρά προκαλούν σχηματισμός σκουριάς γρηγορότερα στα βυθισμένα καρφιά σιδήρου. Συγκεντρώστε έξι ποτήρια ή ποτήρια. Προσθέστε 1 φλιτζάνι νερό βρύσης στο πρώτο, 1 φλιτζάνι θαλασσινό νερό στο δεύτερο, 1 φλιτζάνι ανθρακούχο σόδα λεμονιού-ασβέστη στο τρίτο, 1 φλιτζάνι χυμό τουρσί στο τέταρτο δοχείο, 1 φλιτζάνι χυμό πορτοκαλιού στο πέμπτο και 1 φλιτζάνι λευκό ξύδι στο τελευταίο φλιτζάνι. Υποθέστε ποιο υγρό θα προκαλέσει σκουριά στο νύχι. Βυθίστε ένα σίδερο καρφί σε κάθε δοχείο και τοποθετήστε τα ποτήρια ή τα ποτήρια σε ένα μέρος που δεν θα ενοχληθούν. Παρατηρήστε τα νύχια καθημερινά για να ελέγξετε για σχηματισμό σκουριάς. Τα νύχια στο νερό θα πρέπει να σχηματίσουν σκουριά εντός τριών εβδομάδων και το ξύδι να σκουριάσει ένα καρφί περίπου μία εβδομάδα αργότερα. Η σόδα και οι χυμοί δεν πρέπει να προκαλούν σκουριά στο νύχι.

Το Dessicator είναι ένα ντουλάπι δύο επιπέδων που διατηρεί το περιεχόμενο σε μια εντελώς στεγνή ατμόσφαιρα. Τα δείγματα τοποθετούνται σε ένα στρώμα γάζας σύρματος και ένας ξηραντικός παράγοντας, όπως σιλικαζέλ, αποθηκεύεται στο επίπεδο της βάσης. Αγοράστε ένα μικρό dessicator online ή από ένα κατάστημα ιατρικών ειδών. Τοποθετήστε τρία καθαρά, στεγνά καρφιά σιδήρου στο στρώμα γάζας σύρματος στον ξηραντήρα και τοποθετήστε 10 γραμμάρια κρυστάλλων χλωριούχου ασβεστίου στο κάτω μέρος του ξηραντήρα. Βυθίστε τρία καρφιά στο νερό πριν τα κρεμάσετε έξω από τον ξηραντήρα χρησιμοποιώντας καλώδιο για να τα συνδέσετε στη λαβή της πόρτας του ξηραντήρα. Παρατηρήστε και καταγράψτε δεδομένα για μία εβδομάδα. Ενώ τα νύχια έξω από τον ξηραντήρα πρέπει να σχηματίσουν σκουριά, τα νύχια στο εσωτερικό θα παραμείνουν καθαρά. Οι μαθητές πρέπει να δουν από τα αποτελέσματα ότι η υγρασία είναι βασικό στοιχείο στη δημιουργία σκουριάς και πρέπει να υπάρχει στον αέρα που περιβάλλει το σίδηρο για να εμφανιστεί οξείδωση.

Υποθέτει εάν οι θερμοκρασίες κρύου ή θερμού αέρα θα επηρεάσουν το ρυθμό με τον οποίο σχηματίζεται σκουριά στα σιδερένια νύχια. Συγκεντρώστε εννέα σιδερένια καρφιά και τρία ποτήρια ή γυάλινα δοχεία του ίδιου μεγέθους. Τοποθετήστε τρία καρφιά σε δοχείο γεμάτο με νερό της βρύσης. Τοποθετήστε τρία καρφιά σε ένα δοχείο και γεμίστε με παγάκια. Τοποθετήστε τα υπόλοιπα καρφιά σε δοχείο γεμάτο νερό βρύσης και τοποθετήστε το κάτω από μια λάμπα θερμότητας. Αφήστε τα τρία δοχεία ανοιχτά σε μια μη διαταραγμένη περιοχή και παρατηρήστε καθημερινά για μία εβδομάδα. Πρέπει να προστίθεται πάγος στο δεύτερο δοχείο συχνά για να διατηρείται ένα κρύο περιβάλλον καθ 'όλη τη διάρκεια του πειράματος. Το οξυγόνο, το κύριο συστατικό του σχηματισμού σκουριάς, συνδυάζεται με άλλα στοιχεία, συμπεριλαμβανομένου του σιδήρου, πιο εύκολα σε θερμότερο θερμοκρασίες, έτσι το καρφί κάτω από τη λάμπα θερμότητας πρέπει να σκουριάσει πρώτα, ενώ το καρφί στον πάγο θα πρέπει να είναι το τελευταίο που σχηματίζει σκουριά στο επιφάνεια.

Τα πειράματα πυκνότητας είναι ευέλικτα ώστε να ταιριάζουν στα περισσότερα επίπεδα ηλικίας. Οι μαθητές πρέπει να υποθέσουν πώς η αντίδραση οξείδωσης που παράγει σκουριά στα σιδερένια νύχια επηρεάζει την πυκνότητα των νυχιών. Αγοράστε 2 κιλά σιδερένια καρφιά και χωρίστε σε ομάδες 1 λιβρών. Βεβαιωθείτε ότι η μάζα και ο όγκος κάθε ομάδας είναι ισοδύναμες. Αφήστε μια ομάδα σε εσωτερικούς χώρους, ώστε να μην σχηματιστεί σκουριά. Αφήστε τη δεύτερη ομάδα να σκουριάσει φυσικά έξω ή να επιταχύνετε το σχηματισμό σκουριάς χρησιμοποιώντας μια τεχνική από τα προηγούμενα πειράματα. Όταν ολοκληρωθεί η οξείδωση, υπολογίστε τη μάζα και τον όγκο της δεύτερης ομάδας για να προσδιορίσετε εάν υπάρχει οποιαδήποτε αλλαγή στην πυκνότητα κατά τη διάρκεια της οξείδωσης. Η σκουριά είναι λιγότερο πυκνή από το σίδηρο, αλλά ένα γραμμάριο σιδήρου θα αποδώσει περισσότερο από 1 γραμμάριο σκουριάς, οπότε οι μαθητές θα πρέπει να παρατηρήσουν αύξηση βάρους και συνεπώς αύξηση της πυκνότητας στο σκουριασμένο σετ καρφιών.