Ржавчина - это широкая тема для обсуждения в классах естественных наук на всех уровнях обучения. В то время как учителя начальной школы представляют ржавый металл как простой пример химической реакции, преподаватели средней школы указывают на ржавчину в объяснении реакций окисления и восстановления. Учащиеся государственной или домашней школы могут проводить эксперименты с ржавыми железными гвоздями для исследовательских заданий в классе или проектов научных ярмарок.
Сравнение коррозии
Студенты среднего уровня, которые заранее готовятся к заданиям, могут определить, какие жидкости вызывают образование ржавчины самый быстрый на погруженных в воду гвоздях. Возьмите шесть мензурок или стаканов для питья. Добавьте 1 стакан водопроводной воды к первому, 1 стакан соленой воды ко второму, 1 стакан газированной лимонно-лаймовой соды к третьему, 1 стакан маринованного сока в четвертую емкость, 1 стакан апельсинового сока в пятую емкость и 1 стакан белого уксуса до последней емкости. чашка. Предположите, какая жидкость вызовет ржавчину гвоздя в первую очередь. Погрузите по одному железному гвоздю в каждую емкость и поставьте мензурки или стаканы в таком месте, где они не будут мешать. Ежедневно проверяйте гвозди на предмет образования ржавчины. Гвозди в воде должны образовать ржавчину в течение трех недель, а уксус - примерно через неделю. Сода и соки не должны вызывать образование ржавчины на ногте.
Ускоренное окисление
Эксикатор - это двухуровневый шкаф, в котором содержимое хранится в абсолютно сухой атмосфере. Образцы помещают на слой проволочной сетки, а осушающий агент, такой как силикагель, хранят на базовом уровне. Купите небольшой эксикатор в Интернете или в магазине медицинских товаров. Поместите три чистых, сухих железных гвоздя на слой проволочной сетки в эксикаторе и поместите 10 граммов кристаллов хлорида кальция на дно эксикатора. Обмакните три гвоздя в воду перед тем, как повесить их за пределами эксикатора, прикрепив проволокой их к ручке двери эксикатора. Наблюдайте и записывайте данные в течение одной недели. В то время как гвозди снаружи эксикатора должны образовывать ржавчину, гвозди внутри останутся чистыми. По результатам учащиеся должны увидеть, что влага является ключевым элементом в образовании ржавчины и должна присутствовать в воздухе, окружающем железо, чтобы произошло окисление.
Изменения температуры
Сделайте предположение, повлияет ли температура холодного или теплого воздуха на скорость образования ржавчины на железных гвоздях. Возьмите девять железных гвоздей и три стакана или стеклянных сосудов одинакового размера. Поместите три гвоздя в емкость с водопроводной водой. Поместите в емкость три гвоздя и залейте кубиками льда. Оставшиеся гвозди поместите в емкость с водопроводной водой и поставьте под нагревательную лампу. Оставьте все три контейнера открытыми в спокойном месте и наблюдайте ежедневно в течение одной недели. Во второй контейнер необходимо часто добавлять лед, чтобы поддерживать холодную среду на протяжении всего эксперимента. Кислород, основной компонент образования ржавчины, легче соединяется с другими элементами, включая железо, при нагревании. температуры, поэтому гвоздь под нагревательной лампой должен заржаветь первым, а гвоздь во льду должен последним образовать ржавчину на его поверхности. поверхность.
Плотность ржавчины
Эксперименты по плотности универсальны и подходят для большинства возрастных категорий. Студенты должны предположить, как реакция окисления, которая вызывает ржавчину на железных гвоздях, влияет на их плотность. Купите 2 фунта железных гвоздей и разделите их на группы по 1 фунту. Убедитесь, что масса и объем каждой группы равны. Одну группу оставьте в помещении, чтобы на них не образовалась ржавчина. Позвольте второй группе ржаветь естественным образом снаружи или ускорьте образование ржавчины, используя технику из предыдущих экспериментов. Когда окисление завершится, рассчитайте массу и объем второй группы, чтобы определить, происходит ли какое-либо изменение плотности во время окисления. Ржавчина менее плотная, чем железо, но из грамма железа образуется более 1 грамма ржавчины, поэтому учащиеся должны наблюдать увеличение веса и, следовательно, увеличение плотности ржавого набора гвоздей.