Inhoud
Rust is een breed onderwerp van discussie in wetenschapslessen in alle graden. Terwijl leraren op de basisschool roestend metaal presenteren als een eenvoudig voorbeeld van een chemische reactie, wijzen leraren op de middelbare school op roest als verklaring voor oxidatie en reductiereacties. Studenten kunnen roestexperimenten op ijzeren nagels uitvoeren voor onderzoekstaken of projecten voor wetenschapsbeurzen.
Het waarnemen van corrosie
Studenten op intermediair niveau die hun taken van tevoren voorbereiden, kunnen bepalen welke vloeistoffen de vorming van roest sneller veroorzaken op ijzeren nagels die in bepaalde oplossingen zijn ondergedompeld. Neem zes bekers of glazen kopjes, voeg 1 glas water aan de eerste, 1 glas zout water aan de tweede, 1 glas citroensap aan de derde, 1 kop gebeitst vloeistof in de kamer, 1 kopje sinaasappelsap in de vijfde en 1 glas witte azijn in de laatste. Probeer een hypothese te vormen over welke vloeistof de nagel het eerst zal doen roesten. Doop een ijzeren spijker in elke kom en laat het op een plaats waar niemand hen roert. Bekijk de nagels dagelijks om de vorming van roest te controleren. De spijkers in het water moeten binnen drie weken roesten en de azijn moet nog een week in beslag nemen. Sappen en frisdrank veroorzaken geen roest op de nagels. Bepaal de pH-waarde van elke vloeistof om te concluderen of er een verband is tussen de corrosiviteit van de vloeistof en het vermogen om roest te vormen.
Versnelde oxidatie
Een exsiccator is een kast met twee niveaus die de inhoud in een volledig droge atmosfeer houdt. De monsters worden in een laag metaalgaas en een droogmiddel geplaatst, omdat de silicagel op basisniveau wordt bewaard. Koop een kleine exsiccator online of in een ziekenhuiswinkel. Plaats drie schoongemaakte ijzerspijkers in de metalen gaaslaag in de exsiccator en laat 10 g calciumchloridekristallen op de bodem van het apparaat achter. Plaats drie nagels ondergedompeld in water voordat u ze buiten de exsiccator hangt, met een draad om ze aan de deurknop van de exsiccator te bevestigen. Observeer en noteer de gegevens gedurende een week. Terwijl de externe noppen moeten roesten, blijven de binnenste noppen schoon. Studenten moeten uit de resultaten concluderen dat vocht een sleutelelement is in de vorming van roest en in de lucht rond het ijzer aanwezig moet zijn om oxidatie te laten plaatsvinden.
Veranderingen in temperatuur
Stel een hypothese op over de vraag of koude of warme lucht temperaturen de snelheid van roestvorming op ijzeren nagels beïnvloeden. Voeg toe aan negen nagels en drie bekers van dezelfde grootte. Plaats drie spijkers in elk van de containers gevuld met water. Leg drie spijkers in een bak gevuld met ijsblokjes. Plaats tenslotte de resterende drie spijkers in een bak vol leidingwater en plaats deze onder een verwarmingslamp. Laat alle bekers bloot in een dunbevolkt gebied en observeer ze dagelijks gedurende een week. Er moet regelmatig ijs aan het tweede vat worden toegevoegd om gedurende het hele experiment een koele omgeving te behouden. Zuurstof, de belangrijkste component in de vorming van roest, combineert met de andere elementen; inclusief ijzer, sneller bij warmere temperaturen. Daarom moet de spijker onder de verwarmingslamp eerst roesten. Nu al zijn de spijkers op het ijs de laatste die roest op hun oppervlak hebben.
Dichtheid van roest
Densiteitsexperimenten zijn veelzijdig voor de meeste leeftijden. Studenten moeten een hypothese opstellen over hoe de oxidatiereactie die roest op nagels veroorzaakt de dichtheid van items beïnvloedt. Koop 1 kg ijzeren spijkers, gescheiden in groepen van 500 g. Zorg ervoor dat de massa en het volume van elke groep gelijk is. Laat een groep in de kamer zodat de roest zich niet vormt. Laat de tweede groep van nature van buiten roesten of het proces versnellen, met behulp van een techniek uit de vorige experimenten. Wanneer de oxidatie voltooid is, bereken dan de massa en het volume van de tweede groep om te bepalen of er tijdens oxidatie een verandering in dichtheid optreedt. Roest is minder dicht dan ijzer, maar een gram ijzer zal meer dan 1 g roest produceren. Daarom moeten studenten een gewichtstoename en dus een toename van de dichtheid in de set roestige nagels realiseren.