ניסויים בהחלדת ציפורני ברזל

חלודה היא נושא דיון רחב לכיתות מדע בכל דרגות הכיתה. בעוד שמורים יסודיים מציגים מתכת חלודה כדוגמה פשוטה לתגובה כימית, מדריכי התיכון מצביעים על חלודה בהסברים לתגובות חמצון והפחתה. תלמידים בבית הספר הציבורי או בבית הספר הביתי מסוגלים לבצע ניסויים בציפורני ברזל מחלידות לצורך מטלות מחקר בכיתה או פרויקטים של יריד מדע.

תלמידי ביניים המתכוננים למטלות מראש יכולים לקבוע איזה נוזלים גורמים היווצרות חלודה הכי מהר על מסמרים מברזל שקועים. אסוף שש כוסות או כוסות שתייה. הוסיפו 1 כוס מי ברז לראשונה, 1 כוס מי מלח לשנייה, 1 כוס סודה לימון ליים מוגז לשלישית, 1 כוס מיץ מלפפון חמוץ למיכל הרביעי, כוס מיץ תפוזים לחמישית וכוס חומץ לבן אחרון גָבִיעַ. השער איזה נוזל יביא תחילה להחלדת ציפורן. השקיעו מסמר ברזל אחד בכל מיכל והניחו את הכוסות או הכוסות במקום שלא יפריעו לו. שימו לב לציפורניים מדי יום כדי לבדוק היווצרות חלודה. הציפורניים במים צריכות ליצור חלודה בתוך שלושה שבועות, והחומץ צריך להחליד ציפורן כשבוע לאחר מכן. הסודה והמיצים לא אמורים לגרום להיווצרות חלודה על הציפורן.

עיקור הוא ארון דו מפלסי השומר על תכולה באווירה יבשה לחלוטין. דוגמאות מונחות על שכבת גזה תיל, וסוכן ייבוש, כגון סיליקה ג'ל, נשמר במפלס הבסיס. רכשו קינוח קטן באינטרנט או מחנות ציוד רפואי. הניחו שלושה מסמרים מברזל נקיים ויבשים על שכבת גזה התיל בקינוח והניחו 10 גרם גבישי סידן כלורי בתחתית הקינוח. טבלו שלושה מסמרים במים לפני שתלויים אותם מחוץ לקינוח באמצעות חוט כדי לחבר אותם לידית דלת הקינוח. צפה ורשום נתונים למשך שבוע. בעוד שהציפורניים מחוץ לקינוח צריך ליצור חלודה, הציפורניים בפנים יישארו נקיות. על התלמידים לראות מהתוצאות כי הלחות היא מרכיב מרכזי ביצירת חלודה ועליה להיות באוויר המקיף את הברזל כדי שהחמצון יתרחש.

השער אם טמפרטורות אוויר קר או חם ישפיעו על קצב צורת החלודה על ציפורני הברזל. אסוף תשעה ציפורני ברזל ושלושה כוסות או מיכלי זכוכית באותו גודל. הניחו שלושה מסמרים בכלי מלא במי ברז. מניחים שלושה מסמרים במיכל וממלאים בקוביות קרח. הניחו את הציפורניים הנותרות במיכל מלא במי ברז והניחו מתחת למנורת חום. השאירו את כל שלושת המכולות חשופות באזור ללא הפרעה והתבוננו מדי יום למשך שבוע. יש להוסיף קרח למיכל השני לעיתים קרובות כדי לשמור על סביבה קרה לאורך כל הניסוי. חמצן, המרכיב העיקרי של יצירת חלודה, משלב עם אלמנטים אחרים, כולל ברזל, ביתר קלות הטמפרטורות, לכן המסמר מתחת למנורת החום צריך להחליד תחילה, ואילו המסמר בקרח צריך להיות האחרון שיוצר חלודה עליו משטח.

ניסויי צפיפות הם תכליתי כדי להתאים לרוב רמות הגיל. על התלמידים לשער כיצד תגובת החמצון המייצרת חלודה על ציפורני הברזל משפיעה על צפיפות הציפורניים. קנו 2 קילו ציפורניים מברזל והפרדו לקבוצות של קילו אחד. ודא שהמסה והנפח של כל קבוצה שוות ערך. השאירו קבוצה אחת בבית כדי שלא תיווצר עליהם חלודה. אפשר לקבוצה השנייה להחליד באופן טבעי בחוץ, או להאיץ את היווצרות החלודה בטכניקה מהניסויים הקודמים. לאחר השלמת החימצון, חישב את המסה והנפח של הקבוצה השנייה כדי לקבוע אם שינוי כלשהו בצפיפות מתרחש במהלך החמצון. חלודה פחות צפופה מברזל, אך גרם ברזל יניב יותר מ -1 גרם חלודה, ולכן על התלמידים להתבונן בעלייה במשקל, ולכן בעלייה בצפיפות, בסט הציפורניים החלוד.