La ruggine è un ampio argomento di discussione per le aule di scienze a tutti i livelli. Mentre gli insegnanti elementari presentano il metallo arrugginito come un semplice esempio di reazione chimica, gli istruttori delle scuole superiori indicano la ruggine nelle spiegazioni delle reazioni di ossidazione e riduzione. Gli studenti della scuola pubblica o della scuola a casa sono in grado di eseguire esperimenti su chiodi di ferro arrugginiti per compiti di ricerca in classe o progetti di fiere della scienza.
Corrosione a confronto
Gli studenti intermedi che si preparano in anticipo per i compiti possono determinare quali liquidi causano formazione di ruggine più veloce sui chiodi di ferro sommersi. Raccogli sei bicchieri o bicchieri. Aggiungere 1 tazza di acqua del rubinetto al primo, 1 tazza di acqua salata al secondo, 1 tazza di una bibita gassata al limone e lime al terzo, 1 tazza di succo di sottaceti al quarto contenitore, 1 tazza di succo d'arancia al quinto e 1 tazza di aceto bianco all'ultimo tazza. Ipotizza quale liquido farà arrugginire per primo un'unghia. Immergi un chiodo di ferro in ogni contenitore e posiziona i bicchieri o i bicchieri in un luogo in cui non vengano disturbati. Osserva le unghie ogni giorno per verificare la formazione di ruggine. Le unghie nell'acqua dovrebbero formare ruggine entro tre settimane e l'aceto dovrebbe arrugginire un'unghia circa una settimana dopo. La soda e i succhi non dovrebbero causare la formazione di ruggine sull'unghia.
Ossidazione accelerata
Un essiccatore è un armadio a due livelli che mantiene il contenuto in un'atmosfera completamente asciutta. I campioni vengono posti su uno strato di garza metallica e un agente essiccante, come il gel di silice, viene conservato al livello di base. Acquista un piccolo essiccatore online o in un negozio di forniture mediche. Metti tre chiodi di ferro puliti e asciutti sullo strato di garza metallica nell'essiccatore e metti 10 grammi di cristalli di cloruro di calcio sul fondo dell'essiccatore. Immergi tre chiodi nell'acqua prima di appenderli all'esterno dell'essiccatore usando il filo per fissarli alla maniglia della porta dell'essiccatore. Osserva e registra i dati per una settimana. Mentre le unghie all'esterno dell'essiccatore dovrebbero formare ruggine, le unghie all'interno rimarranno pulite. Gli studenti dovrebbero vedere dai risultati che l'umidità è un elemento chiave nella formazione della ruggine e deve essere presente nell'aria che circonda il ferro affinché si verifichi l'ossidazione.
Cambiamenti di temperatura
Ipotizzare se le temperature dell'aria fredda o calda influenzeranno la velocità con cui si forma la ruggine sui chiodi di ferro. Raccogli nove chiodi di ferro e tre bicchieri o contenitori di vetro della stessa dimensione. Metti tre chiodi in un contenitore pieno di acqua di rubinetto. Metti tre chiodi in un contenitore e riempi con cubetti di ghiaccio. Metti le unghie rimanenti in un contenitore pieno di acqua di rubinetto e mettile sotto una lampada termica. Lasciare tutti e tre i contenitori scoperti in un'area indisturbata e osservare quotidianamente per una settimana. Il ghiaccio deve essere aggiunto frequentemente al secondo contenitore per mantenere un ambiente freddo durante l'esperimento. L'ossigeno, il componente principale della formazione della ruggine, si combina con altri elementi, incluso il ferro, più facilmente a temperature più elevate temperature, quindi l'unghia sotto la lampada termica dovrebbe arrugginire per prima, mentre l'unghia nel ghiaccio dovrebbe essere l'ultimo a formare ruggine su di essa superficie.
Densità di ruggine
Gli esperimenti di densità sono versatili per adattarsi alla maggior parte dei livelli di età. Gli studenti dovrebbero ipotizzare come la reazione di ossidazione che produce ruggine sui chiodi di ferro influenzi la densità dei chiodi. Acquista 2 libbre di chiodi di ferro e separali in gruppi da 1 libbra. Assicurati che la massa e il volume di ciascun gruppo siano equivalenti. Lascia un gruppo in casa in modo che non si formi ruggine su di essi. Lascia che il secondo gruppo si arrugginisca naturalmente all'esterno o accelera la formazione della ruggine usando una tecnica degli esperimenti precedenti. Quando l'ossidazione è completa, calcolare la massa e il volume del secondo gruppo per determinare se si verificano cambiamenti di densità durante l'ossidazione. La ruggine è meno densa del ferro, ma un grammo di ferro produrrà più di 1 grammo di ruggine, quindi gli studenti dovrebbero osservare un aumento di peso, e quindi un aumento di densità, nel set di chiodi arrugginiti.