Ich bin sicher, das haben wir alle schon einmal erlebt – Sie gehen nach draußen und finden ein Werkzeug oder einen anderen Metallgegenstand, der vollständig verfärbt ist. Sie wissen vielleicht bereits, dass diese Verfärbung Rost genannt wird. Normalerweise erwarten wir, dass das Rosten Wochen oder Monate dauert, aber heute zeige ich Ihnen, wie Sie einen Nagel in Sekundenschnelle rosten können. Möchten Sie sehen, wie es funktioniert und wie Sie es zu Hause ausprobieren können? Sehen Sie sich das Video unten an, um mehr zu erfahren.
Materialien zum Sammeln
- Ein Eisennagel (Stellen Sie sicher, dass er nicht verzinkt ist)
- Ein Kunststoff- oder Glasbehälter, der groß genug ist, um Ihren Nagel aufzunehmen & alle flüssigen Zutaten. * Verwenden Sie keinen Metallbehälter, da dieser sonst rosten könnte*
- 8 Teelöffel Wasserstoffperoxid (3%) (Sie können dies in jedem Geschäft abholen, in dem Erste-Hilfe-Artikel verkauft werden)
- 1 Teelöffel destillierter weißer Essig
- Speisesalz
- Schutzbrille oder Schutzbrille zum Schutz Ihrer Augen
- Ein Paar Handschuhe
Probieren Sie es aus! (unter Aufsicht eines Erwachsenen)
**Bevor Sie dieses Experiment durchführen, ist es sehr wichtig, dass alle Teilnehmer persönliche Schutzausrüstung (PSA) tragen: eine Schutzbrille oder Schutzbrille und wasserdichte Handschuhe. Eine Schutzbrille oder Schutzbrille ist IMMER eine gute Idee, wenn Sie mit Flüssigkeiten arbeiten, die in Ihre Augen spritzen könnten. Es ist auch eine gute Idee, ein Paar Handschuhe zur Hand zu haben, da Sie keinen längeren Hautkontakt haben möchten, sobald diese Chemikalien kombiniert sind.**
Sobald Sie alle Ihre Materialien gesammelt und Ihre persönliche Schutzausrüstung angelegt haben, ist es Zeit, mit der Wissenschaft zu beginnen!
Schritt 1: Messen Sie Ihre Zutaten mit den im Abschnitt Materialien aufgeführten Mengen ab. Wenn Sie mehr Lösung benötigen, stellen Sie sicher, dass Sie 8 Teile Wasserstoffperoxid zu 1 Teil destilliertem Essig verwenden, während Sie abmessen, was Sie benötigen. Dann kombinieren Sie vorsichtig den Essig und Wasserstoffperoxid in Ihrer Schüssel.
**Sobald diese Flüssigkeiten kombiniert sind, achten Sie darauf, die Mischung nicht zu berühren. Das Anziehen von Handschuhen bei der Arbeit mit dieser Lösung ist eine großartige Möglichkeit, Ihre Hände zu schützen.**
Schritt 2: Fügen Sie der Mischung genügend Salz hinzu, um die Lösung zu sättigen (so wie Sie wirklich Salzwasser herstellen würden). Mischen Sie die Lösung zusammen, Sie können den Nagel verwenden, wenn er lang genug ist, oder Sie können einen Holzspieß verwenden. Wenn Sie den Nagel zum Rühren verwenden, können Sie eine Rostfarbe sehen und Blasen beginnen zu erscheinen.
Schritt 3: Legen Sie Ihren Nagel in den Behälter. Wenn Sie mehr als einen Nagel rosten, wählen Sie einen Behälter, der groß genug ist, um alle Nägel aufzunehmen, die Sie rosten möchten.
Schritt 4: Lassen Sie den Nagel in der Lösung sitzen. Jeder Teil des Nagels, der in der Lösung sitzt, bildet Rost. Behalten Sie Ihren Nagel im Auge, und wenn Sie damit zufrieden sind, wie rostig Ihr Nagel geworden ist, können Sie ihn vorsichtig aus der Lösung nehmen.
Schritt 5: Lassen Sie den Nagel an der Luft trocknen. Tragen Sie Handschuhe und entfernen Sie den Nagel vorsichtig aus der Lösung. Wenn Sie den Nagel abwischen, können Sie etwas von der Rostoberfläche verlieren. Legen Sie es vorsichtig auf ein Papiertuch und lassen Sie es an der Luft trocknen. In ein paar Stunden sollte Ihr Nagel rostig aussehen und Sie können ihn etwas genauer untersuchen. Achten Sie darauf, Ihre Lösung sicher abzulassen und Ihre Handschuhe zu entsorgen.
Was ist die Wissenschaft?
Was ist eigentlich Rost?
Rost bildet sich auf Metallen in einem Prozess, der Oxidation genannt wird. Oxidation tritt auf, wenn bestimmte Metalle wie Eisen Sauerstoff ausgesetzt sind. Bei einigen Metallen geschieht dies sehr schnell und bei anderen ist dieser Prozess etwas langsamer. Metalle, die durch Farbe und andere Beschichtungen geschützt sind, rosten nicht, da diese Beschichtungen das Metall vor Sauerstoff schützen. Wenn ein Teil der Beschichtung entfernt oder beschädigt wird (z. B. ein Kratzer an einem Auto oder Farbe an einem abgenutzten Fahrrad), wird das Metall Sauerstoff ausgesetzt und der Rostprozess kann beginnen.
Was passiert eigentlich, wenn sich Rost bildet?
In unserem Experiment erzeugt das Mischen von Wasserstoffperoxid (H2O2) und destilliertem Essig eine kleine Menge von etwas, das Peressigsäure genannt wird. Säure ist ätzend und kann dazu führen, dass Dinge wie Metall zerfallen. Wasserstoffperoxid besteht aus Wasserstoff und Sauerstoff, aber es ist der Sauerstoff, der der Schlüssel zur Erzeugung von Rost auf Metall ist.
Die Eisenmoleküle auf der Oberfläche des Nagels tauschen Atome mit dem Sauerstoff in der Lösung aus und erzeugen eine neue Substanz. Sie haben es erraten – Rost! (oder Eisenoxid, wie Wissenschaftler es nennen würden!)
Dieser ganze Prozess wird durch das Salz unterstützt, das wir der Lösung hinzugefügt haben. Seine Aufgabe in diesem ganzen Prozess ist es, als Elektrolyt zu wirken, der den elektrischen Widerstand in der Lösung senkt und dem Sauerstoff und dem Nagel hilft, Atome leichter zu handeln.
**Atome sind die Teile, aus denen ein Molekül besteht. Daher müssen Wissenschaftler sehr leistungsstarke Geräte verwenden, um diese winzigen Bausteine zu sehen **
Warum bemerke ich so viele Änderungen?
Jedes Mal, wenn Sie Blubbern, Sprudeln oder eine Farbänderung sehen, ist dies ein Hinweis darauf, dass Sie wahrscheinlich eine chemische Reaktion sehen. Dies bedeutet, dass sich unser Eisen verändert. Sobald der Nagel rostet, können wir den Rost vom Nagel entfernen, aber das Eisen, das sich in Rost verwandelt hat, wird niemals wieder Eisen sein.
Möglicherweise bemerken Sie auch, dass die Reaktion warm wird. Diese spezielle chemische Reaktion ist eine exotherme Reaktion, dh eine chemische Reaktion, die Wärme erzeugt oder abgibt. Dies ist einer der Gründe, warum wir sicher sein wollen, dass wir während des gesamten Experiments geeignete Werkzeuge und Sicherheitsausrüstungen verwenden. Wenn der Nagel zu warm ist, um ihn bequem zu berühren, verwenden Sie ein Küchengerät wie eine Zange, um Ihren Nagel zu entfernen, oder Topflappen, um Ihren Behälter sicher zu positionieren.
Fragen Sie Ihre jungen Wissenschaftler
Wenn Sie anfangen, Zutaten zu Ihrer Lösung zu kombinieren, fragen Sie:
- Was fällt Ihnen auf?
- Sie können sehen und hören, wie etwas sprudelt, etwas sprudelt, das Salz in der Mischung verschwindet (sich auflöst), und sie können bemerken, dass die Mischung klar ist, aber trüb wird, wenn das Salz hinzugefügt wird
Sobald der Nagel in der Lösung ist, fragen Sie Ihre Wissenschaftler:
- Was fällt dir jetzt auf?
- Möglicherweise sehen und hören sie mehr Sprudeln oder Blubbern, die Farbe ändert sich, sie stellen möglicherweise fest, dass sich der Behälter nach einigen Minuten etwas wärmer anfühlt, oder sie sehen sogar, dass sich Rost auf dem Nagel zu bilden beginnt
- Was wunderst du dich über die Dinge, die du bemerkst?
- Ihr Wissenschaftler fragt sich vielleicht, warum sich die Farbe der Lösung ändert, warum sie sprudelt, warum die Lösung einen anderen Geruch hat. Sie fragen sich vielleicht, was Rost eigentlich ist.
Sobald der Nagel trocken ist, bitten Sie Ihren Wissenschaftler, ein paar Vergleiche zwischen einem rostigen Nagel und einem nicht rostigen Nagel anzustellen.
- Welche Dinge sind anders?
- Welche Dinge sind gleich geblieben?
Mehr zu entdecken
Die Zeit, die Sie den Nagel in der Lösung lassen, bestimmt, wie rostig Ihr Nagel wird. Wenn Sie nur ein wenig Rost wollen, versuchen Sie, Ihren Nagel nach ein paar Minuten herauszunehmen. Wenn Sie einen wirklich rostigen Nagel wünschen, lassen Sie Ihren Nagel den ganzen Tag oder länger in der Lösung. Sie können den Nagel so lange in der Lösung belassen, wie Sie möchten, aber denken Sie daran, dass der Behälter sehr warm werden kann, wenn der Nagel über einen längeren Zeitraum rostet.
Versuchen Sie die gleiche Untersuchung noch einmal, aber mit einer Wendung. Verwenden Sie entweder einen anderen Nagel oder wischen Sie den gerade verwendeten Nagel mit einem Papiertuch ab. Bevor Sie den Nagel in die Lösung geben, versuchen Sie, ihn mit Vaseline zu bedecken. Wird es noch rosten? Lass es uns herausfinden!
Dieser Inhalt wurde zum Teil durch das Institut für Museums- und Bibliothekswesen ermöglicht.
Wir möchten sehen, was Sie zu Hause ausprobieren. Teile deine Experimente mit uns in den sozialen Medien, indem du den Hashtag #ScienceAtPlay verwendest und @CTScienceCenter taggst.
Nick Villagra ist STEM-Pädagoge am Connecticut Science Center und verantwortlich für die Entwicklung und Bereitstellung wissenschaftlicher Erfahrungen, einschließlich Klassenlaborprogrammen, Bühnenshows und Ferienlagern. Nick hat einen Bachelor of Science in Engineering vom Swarthmore College. er war Redner auf der Konferenz der New England Museum Association. Nick ist immer bestrebt, den Angeboten des Science Centers einen einzigartigen Stempel aufzudrücken, und integriert gerne maßgeschneiderte 3D-gedruckte Materialien, mit denen die Schüler interagieren können.