Obsah
Rust je široká téma diskusie vo vedeckých triedach vo všetkých stupňoch. Zatiaľ čo učitelia základných škôl prezentujú hrdzavý kov ako jednoduchý príklad chemickej reakcie, učitelia stredných škôl poukazujú na hrdzu pri vysvetľovaní oxidačných a redukčných reakcií. Študenti sú schopní vykonávať experimenty s hrdzou na železných klincoch pre výskumné úlohy alebo projekty pre vedecké veľtrhy.
Pozorovanie korózie
Študenti na stredne pokročilých úrovniach, ktorí si vopred pripravia svoje úlohy, môžu určiť, ktoré kvapaliny spôsobujú rýchlejší vznik hrdze na železných klincoch ponorených do určitých riešení. Vezmite šesť kadičiek alebo pohárik, pridajte 1 pohár vody do prvej, 1 pohár slanej vody do druhej, 1 pohár citrónovej sódy do tretej, 1 šálku nakladanej tekutiny v miestnosti, 1 šálku pomarančovej šťavy v piatej. a 1 pohár bieleho octu. Pokúste sa vytvoriť hypotézu o tom, ktorá kvapalina spôsobí hrdzu ako prvý. Ponorte železný klinec do každej misky a nechajte ho na mieste, kde ich nikto nepohne. Pozrite sa na nechty denne skontrolovať tvorbu hrdze. Nechty vo vode by mali hrdzavieť za tri týždne a ocot by mal trvať ďalší týždeň. Šťavy a sóda nespôsobujú hrdzu na nechtoch. Určite úroveň pH každej kvapaliny, aby ste zistili, či existuje korelácia medzi korozívnosťou kvapaliny a jej schopnosťou tvoriť hrdzu.
Zrýchlená oxidácia
Exsikátor je dvojúrovňová skrinka, ktorá uchováva svoj obsah v úplne suchej atmosfére. Vzorky sa umiestnia do vrstvy kovovej gázy a sušiaceho činidla, pretože silikagél sa skladuje na základnej úrovni. Kúpte si malý exsikátor online alebo v nemocničnom sklade. Do vrstvy kovovej gázy v exsikátore vložte tri vyčistené železné klince a na dno spotrebiča nechajte 10 g kryštálov chloridu vápenatého. Pred zavesením mimo exsikátora umiestnite tri klince ponorené do vody pomocou drôtu, ktorý ich pripevní k kľučke dverí exsikátora. Sledujte a zaznamenávajte údaje jeden týždeň. Zatiaľ čo vonkajšie skrutky musia prechádzať hrdzavením, vnútorné ostanú čisté. Študenti by si mali z výsledkov uvedomiť, že vlhkosť je kľúčovým prvkom tvorby hrdze a musí byť prítomná vo vzduchu okolo železa na oxidáciu.
Zmeny teploty
Vytvorte hypotézu o tom, či teploty studeného alebo horúceho vzduchu ovplyvňujú rýchlosť tvorby hrdze na železných nechtoch. Pripojiť deväť nechtov a tri kadičky rovnakej veľkosti. Do každej nádoby naplnenej vodou vložte tri klince. Vložte tri nechty do nádoby naplnenej kockami ľadu. Nakoniec vložte zvyšné tri klince do nádoby naplnenej vodovodnou vodou a umiestnite ju pod vykurovaciu lampu. Nechajte všetky kadičky odkryté v riedko obývanej oblasti a pozorujte ich denne po dobu jedného týždňa. Do druhej nádoby by sa mal často pridávať ľad, aby sa počas experimentu zachovalo chladné prostredie. Kyslík, primárny komponent pri tvorbe hrdze, sa spája s ostatnými prvkami; vrátane železa, rýchlejšie v teplejších teplotách. Preto by mal klinec pod vykurovacou lampou najprv hrdzavieť. Už nechty na ľade budú posledné, ktoré majú hrdzu na svojich povrchoch.
Hustota hrdze
Experimenty s hustotou sú univerzálne, aby vyhovovali väčšine veku. Študenti by mali vytvoriť hypotézu o tom, ako oxidačná reakcia, ktorá vytvára hrdzu na nechty, ovplyvňuje hustotu predmetov. Predám 1 kg železných klincov, rozdelených do skupín po 500 g. Uistite sa, že hmotnosť a objem každej skupiny sú ekvivalentné. Nechajte skupinu v miestnosti, aby sa hrdza netvorila. Nechajte druhú skupinu prirodzene hrdzavieť zvnútra alebo urýchliť proces použitím techniky z predchádzajúcich experimentov. Keď je oxidácia dokončená, vypočítajte hmotnosť a objem druhej skupiny, aby sa zistilo, či sa počas oxidácie vyskytne akákoľvek zmena hustoty. Rez je menej hustý ako železo, ale gram železa bude produkovať viac ako 1 g hrdze. Preto by si študenti mali uvedomiť prírastok hmotnosti a tým aj zvýšenie hustoty v súprave hrdzavých nechtov.