Содержание
Руст является широкой темой обсуждения на уроках естествознания во всех классах. В то время как учителя начальной школы представляют ржавый металл как простой пример химической реакции, учителя средней школы указывают на ржавчину в объяснении реакций окисления и восстановления. Студенты могут проводить эксперименты с ржавчиной на железных гвоздях для исследовательских задач или проектов для научных ярмарок.
Наблюдение коррозии
Студенты на промежуточных уровнях, которые готовят свои задания заранее, могут определить, какие жидкости вызывают образование ржавчины быстрее на железных гвоздях, погруженных в определенные растворы. Возьмите шесть мензурок или стеклянных чашек, добавьте 1 стакан воды в первый, 1 стакан соленой воды во второй, 1 стакан лимонной соды в третий, 1 стакан маринованной жидкости в комнате, 1 стакан апельсинового сока в пятом и 1 стакан белого уксуса в последнем. Попробуйте составить гипотезу о том, какая жидкость в первую очередь вызовет ржавчину на ногте. Окуните железный гвоздь в каждую миску и оставьте его в месте, где никто не мешает им. Следите за ногтями ежедневно, чтобы проверить образование ржавчины. Ногти в воде должны ржаветь через три недели, а уксус - еще неделю. Соки и сода не вызовут ржавчины на ногтях. Определите уровень pH каждой жидкости, чтобы сделать вывод о наличии корреляции между коррозионной активностью жидкости и ее способностью образовывать ржавчину.
Ускоренное окисление
Эксикатор представляет собой двухуровневый шкаф, в котором его содержимое хранится в абсолютно сухой атмосфере. Образцы помещают в слой металлической сетки и осушителя, так как силикагель хранится на базовом уровне. Купите небольшой эксикатор через Интернет или в больничном магазине. Поместите три очищенных железных гвоздя в металлический слой марли внутри эксикатора и оставьте 10 г кристаллов хлорида кальция на дне прибора. Поместите три гвоздя в воду, прежде чем повесить их снаружи эксикатора, используя проволоку, чтобы прикрепить их к дверной ручке эксикатора. Наблюдайте и записывайте данные за одну неделю. В то время как внешние шпильки должны подвергаться коррозии, внутренние останутся чистыми. Студенты должны понять из результатов, что влага является ключевым элементом в образовании ржавчины и должна присутствовать в воздухе вокруг железа, чтобы произошло окисление.
Изменения температуры
Создайте гипотезу о том, влияют ли температуры холодного или горячего воздуха на скорость образования ржавчины на железных гвоздях. Соедините девять гвоздей и три мензурки одинакового размера. Положите три гвоздя в каждый из контейнеров, наполненных водой. Положите три гвоздя в емкость с кубиками льда. Наконец, поместите оставшиеся три гвоздя в емкость с водой из-под крана и поместите ее под лампу. Оставьте все мензурки открытыми в малонаселенных районах и ежедневно наблюдайте за ними в течение недели. Лед должен добавляться ко второму сосуду часто, чтобы поддерживать прохладную среду на протяжении всего эксперимента. Кислород, основной компонент в образовании ржавчины, соединяется с другими элементами; в том числе железа, быстрее при более высоких температурах. Поэтому гвоздь под лампой обогрева должен сначала ржаветь. Уже ногти на льду будут последними, у которых будет ржавчина на их поверхностях.
Плотность ржавчины
Эксперименты по плотности универсальны для большинства возрастов. Студенты должны создать гипотезу о том, как реакция окисления, которая вызывает ржавчину на ногтях, влияет на плотность предметов. Купите 1 кг железных гвоздей, разделенных на группы по 500 г. Убедитесь, что масса и объем каждой группы эквивалентны. Оставьте группу внутри комнаты, чтобы ржавчина не образовалась. Позвольте второй группе естественно ржаветь извне или ускорить процесс, 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 плотна, чем железо, но грамм железа будет производить более 1 г ржавчины. Поэтому студентам следует осознать прибавку в весе и, следовательно, увеличение плотности в наборе ржавых гвоздей.