Rust to szeroki temat dyskusji w klasach ścisłych na wszystkich poziomach. Podczas gdy nauczyciele szkół podstawowych przedstawiają zardzewiały metal jako prosty przykład reakcji chemicznej, nauczyciele szkół średnich wskazują na rdzewienie w wyjaśnieniach reakcji utleniania i redukcji. Uczniowie szkoły publicznej lub szkoły domowej mogą przeprowadzać eksperymenty na rdzewiejących żelaznych gwoździach podczas zajęć badawczych lub projektów Science Fair.
Porównanie korozji
Studenci średniozaawansowani, którzy przygotowują się do zadań z wyprzedzeniem, mogą określić, jakie płyny powodują tworzenie rdzy najszybszy na zanurzonych żelaznych gwoździach. Zbierz sześć zlewek lub szklanek. Do pierwszego dodaj 1 szklankę wody z kranu, do drugiego 1 szklankę słonej wody, do trzeciego 1 szklankę gazowanej sody cytrynowo-limonkowej, 1 szklanka soku ogórkowego do czwartego pojemnika, 1 szklanka soku pomarańczowego do piątego i 1 szklanka białego octu do ostatniego Puchar. Postaw hipotezę, jaki płyn najpierw spowoduje rdzewienie paznokcia. Zanurz po jednym żelaznym gwoździu w każdym pojemniku i ustaw zlewki lub szklanki w miejscu, w którym nie będą przeszkadzać. Codziennie obserwuj paznokcie, aby sprawdzić, czy nie tworzy się rdza. Paznokcie w wodzie powinny rdzewieć w ciągu trzech tygodni, a ocet powinien rdzewieć na paznokciu około tygodnia później. Soda i soki nie powinny powodować rdzy na paznokciu.
Przyspieszone utlenianie
Eksykator to dwupoziomowa szafka, która utrzymuje zawartość w całkowicie suchej atmosferze. Próbki są umieszczane na warstwie siatki drucianej, a środek suszący, taki jak żel krzemionkowy, jest przechowywany na poziomie podstawowym. Kup mały eksykator przez Internet lub w sklepie z artykułami medycznymi. Umieść trzy czyste, suche żelazne gwoździe na warstwie drucianej siatki w eksykatorze i umieść 10 gramów kryształków chlorku wapnia na dnie eksykatora. Zanurz trzy gwoździe w wodzie przed powieszeniem ich na zewnątrz eksykatora za pomocą drutu, aby przymocować je do klamki drzwi eksykatora. Obserwuj i zapisuj dane przez tydzień. Podczas gdy paznokcie na zewnątrz eksykatora powinny rdzewieć, paznokcie wewnątrz pozostaną czyste. Na podstawie wyników uczniowie powinni zauważyć, że wilgoć jest kluczowym elementem powstawania rdzy i musi być obecna w powietrzu otaczającym żelazo, aby mogło nastąpić utlenianie.
Zmiany temperatury
Postaw hipotezę, czy temperatura zimnego lub ciepłego powietrza wpłynie na szybkość tworzenia się rdzy na żelaznych paznokciach. Zbierz dziewięć żelaznych gwoździ i trzy zlewki lub szklane pojemniki tej samej wielkości. Włóż trzy gwoździe do pojemnika wypełnionego wodą z kranu. Umieść trzy gwoździe w pojemniku i wypełnij kostkami lodu. Pozostałe paznokcie umieść w pojemniku z wodą z kranu i umieść pod lampą grzewczą. Pozostaw wszystkie trzy pojemniki odkryte w niezakłóconym miejscu i obserwuj codziennie przez tydzień. Lód musi być często dodawany do drugiego pojemnika, aby utrzymać zimne środowisko przez cały eksperyment. Tlen, główny składnik powstawania rdzy, łączy się z innymi pierwiastkami, w tym z żelazem, łatwiej w cieplejsze dni temperatury, więc gwóźdź pod lampą grzewczą powinien najpierw rdzewieć, a gwóźdź w lodzie jako ostatni rdzę powierzchnia.
Gęstość rdzy
Eksperymenty dotyczące gęstości są wszechstronne i pasują do większości grup wiekowych. Uczniowie powinni postawić hipotezę, w jaki sposób reakcja utleniania, która powoduje rdzę na żelaznych gwoździach, wpływa na gęstość gwoździ. Kup 2 funty żelaznych gwoździ i podziel na grupy 1 funta. Upewnij się, że masa i objętość każdej grupy są równoważne. Pozostaw jedną grupę w pomieszczeniu, aby nie tworzyła się na nich rdza. Pozwól drugiej grupie naturalnie rdzewieć na zewnątrz lub przyspiesz tworzenie się rdzy za pomocą techniki z poprzednich eksperymentów. Po zakończeniu utleniania obliczyć masę i objętość drugiej grupy, aby określić, czy podczas utleniania wystąpi jakakolwiek zmiana gęstości. Rdza jest mniej gęsta niż żelazo, ale gram żelaza daje więcej niż 1 gram rdzy, więc uczniowie powinni zaobserwować przyrost masy, a tym samym wzrost gęstości zardzewiałego zestawu gwoździ.