Περιεχόμενο
Η σκουριά είναι ένα ευρύ θέμα συζήτησης σε μαθήματα επιστήμης σε όλες τις τάξεις. Ενώ οι καθηγητές δημοτικών σχολείων παρουσιάζουν σκουριασμένο μέταλλο ως απλό παράδειγμα χημικής αντίδρασης, οι καθηγητές γυμναστικής υποδεικνύουν σκουριά στην εξήγηση των αντιδράσεων οξείδωσης και μείωσης. Οι φοιτητές μπορούν να εκτελούν πειράματα σκουριάς στα νύχια σιδήρου για ερευνητικά καθήκοντα ή έργα για εκθέσεις επιστήμης.
Παρατηρήστε τη διάβρωση
Οι μαθητές σε ενδιάμεσα επίπεδα που προετοιμάζουν τα καθήκοντά τους εκ των προτέρων, μπορούν να καθορίσουν ποια υγρά προκαλούν ταχύτερη σχηματισμό σκουριάς στα νύχια σιδήρου που βυθίζονται σε ορισμένες λύσεις. Πάρτε έξι κύπελλα ή γυάλινα φλιτζάνια, προσθέστε 1 ποτήρι νερό στο πρώτο, 1 ποτήρι αλμυρό νερό στο δεύτερο, 1 ποτήρι λεμόνι σόδας στο τρίτο, 1 φλιτζάνι μαγειρεμένο υγρό στο δωμάτιο, 1 φλιτζάνι χυμό πορτοκαλιού στο πέμπτο και ένα ποτήρι άσπρο ξίδι στο τελευταίο. Προσπαθήστε να διαμορφώσετε μια υπόθεση σχετικά με το ποιο υγρό θα προκαλέσει το νύχι να σκουριάσει πρώτα. Βάλτε ένα καρφί σιδήρου σε κάθε μπολ και αφήστε το σε ένα μέρος όπου κανείς δεν τα αναδεύει. Παρακολουθήστε τα καρφιά καθημερινά για να ελέγξετε τη δημιουργία σκουριάς. Τα νύχια στο νερό θα πρέπει να σκουριάζουν σε τρεις εβδομάδες και το ξύδι θα πρέπει να πάρει άλλη μια εβδομάδα. Χυμοί και σόδα δεν θα προκαλέσουν σκουριά στα νύχια. Προσδιορίστε το επίπεδο pH κάθε υγρού για να διαπιστώσετε αν υπάρχει συσχέτιση μεταξύ της διαβρωτικότητας του υγρού και της ικανότητάς του να σχηματίζει σκουριά.
Ταχεία οξείδωση
Ένας ξηραντήρας είναι ένα ντουλάπι δύο επιπέδων που κρατά τα περιεχόμενά του σε μια εντελώς στεγνή ατμόσφαιρα. Τα δείγματα τοποθετούνται σε ένα στρώμα μεταλλικής γάζας και ενός παράγοντα ξήρανσης, καθώς το κολλοειδές πήγμα διοξειδίου του πυριτίου αποθηκεύεται στο βασικό επίπεδο. Αγοράστε έναν μικρό ξηραντήρα online ή σε ένα κατάστημα παροχής νοσοκομείων. Τοποθετήστε τρία καθαρισμένα καρφιά σιδήρου στο μεταλλικό στρώμα γάζας μέσα στον ξηραντήρα και αφήστε 10 g κρυστάλλων χλωριούχου ασβεστίου στο κάτω μέρος της συσκευής. Τοποθετήστε τρία καρφιά βυθισμένα στο νερό πριν τα κρεμάσετε έξω από τον ξηραντήρα, χρησιμοποιώντας ένα καλώδιο για να τα προσαρτήσετε στη χειρολαβή της πόρτας του ξηραντήρα. Παρατηρήστε και καταγράψτε τα δεδομένα για μία εβδομάδα. Ενώ οι εξωτερικοί μανσέτες πρέπει να υποστούν σκουριά, οι εσωτερικοί θα παραμείνουν καθαροί. Οι μαθητές θα πρέπει να συνειδητοποιήσουν από τα αποτελέσματα ότι η υγρασία είναι βασικό στοιχείο στο σχηματισμό σκουριάς και πρέπει να υπάρχει στον αέρα γύρω από το σίδηρο για να συμβεί οξείδωση.
Αλλαγές θερμοκρασίας
Δημιουργήστε μια υπόθεση για το αν η θερμοκρασία του κρύου ή του θερμού αέρα επηρεάζει την ταχύτητα σχηματισμού σκουριάς στα νύχια σιδήρου. Συμμετάσχετε εννέα καρφιά και τρία δοχεία με το ίδιο μέγεθος. Βάλτε τρία καρφιά σε κάθε δοχείο γεμάτο με νερό. Βάλτε τρία καρφιά σε ένα δοχείο γεμάτο παγάκια. Τέλος, τοποθετήστε τα υπόλοιπα τρία καρφιά σε ένα δοχείο γεμάτο με νερό της βρύσης και τοποθετήστε το κάτω από μια λυχνία θέρμανσης. Αφήστε όλα τα δοχεία ακάλυπτα σε μια αραιοκατοικημένη περιοχή και τα παρατηρήστε καθημερινά για μια εβδομάδα. Ο πάγος πρέπει να προστίθεται συχνά στο δεύτερο δοχείο για να διατηρείται ένα δροσερό περιβάλλον καθ 'όλη τη διάρκεια του πειράματος. Το οξυγόνο, το κύριο συστατικό στο σχηματισμό σκουριάς, συνδυάζεται με τα άλλα στοιχεία. συμπεριλαμβανομένου του σιδήρου, πιο γρήγορα σε θερμότερες θερμοκρασίες. Επομένως, το καρφί κάτω από τη λάμπα θέρμανσης θα πρέπει να σκουριάσει πρώτα. Ήδη τα καρφιά στον πάγο θα είναι τα τελευταία που έχουν σκουριά στις επιφάνειές τους.
Πυκνότητα σκουριάς
Τα πειράματα πυκνότητας είναι ευπροσάρμοστα για να ταιριάζουν στις περισσότερες ηλικίες. Οι μαθητές πρέπει να δημιουργήσουν μια υπόθεση για το πώς η αντίδραση οξείδωσης που παράγει σκουριά στα νύχια επηρεάζει την πυκνότητα των αντικειμένων. Αγοράστε 1 κιλό καρφιά σιδήρου, χωρισμένα σε ομάδες των 500 γρ. Βεβαιωθείτε ότι η μάζα και ο όγκος κάθε ομάδας είναι ισοδύναμες. Αφήστε μια ομάδα μέσα στο δωμάτιο, ώστε να μην σχηματίζεται η σκουριά. Αφήστε τη δεύτερη ομάδα να σκουριάσει φυσικά από το εξωτερικό ή να επιταχύνει τη διαδικασία, χρησιμοποιώντας μια τεχνική από τα προηγούμενα πειράματα. Όταν η οξείδωση είναι πλήρης, υπολογίστε τη μάζα και τον όγκο της δεύτερης ομάδας για να προσδιορίσετε αν τυχόν μεταβολή πυκνότητας εμφανίζεται κατά τη διάρκεια της οξείδωσης. Η σκουριά είναι λιγότερο πυκνή από το σίδηρο, αλλά ένα γραμμάριο σιδήρου θα παράγει περισσότερο από 1 g σκουριάς. Ως εκ τούτου, οι μαθητές πρέπει να συνειδητοποιήσουν ένα κέρδος βάρους και κατά συνέπεια μια αύξηση της πυκνότητας στο σύνολο των σκουριασμένων καρφιών.