Sono sicuro che questo è qualcosa che tutti abbiamo sperimentato prima – si va fuori e trovare uno strumento o altro elemento metallico completamente scolorito. Potresti già sapere, questa decolorazione si chiama ruggine. In genere ci aspettiamo che qualcosa richieda settimane o mesi per arrugginire, ma oggi ti mostrerò un modo per arrugginire un chiodo in pochi secondi. Vuoi vedere come funziona, e come si può provare questo a casa? Guarda il video qui sotto per saperne di più.
Materiali da raccogliere
- Un chiodo di ferro (assicurarsi che non sia zincato)
- Un contenitore di plastica o di vetro abbastanza grande da contenere l’unghia & tutti gli ingredienti liquidi. *Non utilizzare un contenitore di metallo o potrebbe ruggine troppo*
- 8 cucchiaini di acqua ossigenata (3%) (si può scegliere questo in qualsiasi negozio dove vendono le forniture di primo soccorso)
- 1 cucchiaino di acqua distillata aceto bianco
- sale
- occhiali di Sicurezza o occhiali per proteggere gli occhi
- Un paio di guanti
Provalo! (con supervisione di un adulto)
* * Prima di fare questo esperimento, è molto importante che tutti i partecipanti indossino dispositivi di protezione individuale (DPI): un paio di occhiali di sicurezza o occhiali e guanti impermeabili. Un paio di occhiali di sicurezza o occhiali di sicurezza è sempre una buona idea quando si lavora con liquidi che potrebbero schizzare negli occhi. È anche una buona idea avere un paio di guanti a portata di mano perché non si desidera avere un contatto prolungato con la pelle una volta combinate queste sostanze chimiche.**
Una volta che hai raccolto tutti i tuoi materiali e hai il tuo equipaggiamento protettivo personale, è il momento di iniziare la scienza!
Passo 1: Misurare gli ingredienti utilizzando le quantità elencate nella sezione materiali. Se hai bisogno di più soluzione, assicurati di utilizzare 8 parti di perossido di idrogeno in 1 parte di aceto distillato mentre misuri ciò di cui hai bisogno. Quindi unire con cura l’aceto e il perossido di idrogeno nella ciotola.
**Una volta combinati questi liquidi, fare attenzione a non toccare la miscela. Indossare un paio di guanti quando si lavora con questa soluzione è un ottimo modo per tenere le mani al sicuro.**
Fase 2: Aggiungere abbastanza sale alla miscela per saturare la soluzione (allo stesso modo in cui si farebbe davvero acqua salata). Mescolare la soluzione insieme, è possibile utilizzare l’unghia se è abbastanza lunga, oppure è possibile utilizzare uno spiedino di legno. Se si utilizza il chiodo per mescolare, si può vedere un colore ruggine e bolle cominciano ad apparire.
Passo 3: Posizionare il chiodo nel contenitore. Se stai arrugginendo più di un chiodo, scegli un contenitore abbastanza grande da contenere tutte le unghie che vuoi arrugginire.
Passo 4: Lasciare che il chiodo si sieda nella soluzione. Qualsiasi parte dell’unghia che si trova nella soluzione formerà ruggine su di essa. Tenete d’occhio il vostro chiodo, e quando si è soddisfatti di come arrugginito il vostro chiodo è diventato si può prendere con attenzione fuori della soluzione.
Passo 5: Lasciare asciugare l’unghia all’aria. Indossare guanti e rimuovere con attenzione l’unghia dalla soluzione. Se si pulisce l’unghia si rischia di perdere parte della finitura ruggine. Posizionarlo delicatamente su un tovagliolo di carta e lasciarlo asciugare all’aria. In poche ore, il tuo chiodo dovrebbe apparire arrugginito e puoi controllarlo un po ‘ più vicino. Assicurarsi di scaricare in modo sicuro la soluzione e smaltire i guanti.
Qual è la scienza?
Allora, qual è la ruggine in ogni caso?
La ruggine si forma sui metalli in un processo chiamato ossidazione. L’ossidazione si verifica quando alcuni metalli, come il ferro, sono esposti all’ossigeno. Per alcuni metalli questo accade molto rapidamente, e per altri questo processo è un po ‘ più lento. I metalli protetti da vernice e altri rivestimenti non arrugginiscono perché questi rivestimenti proteggono il metallo dall’esposizione all’ossigeno. Se una parte del rivestimento viene rimossa o danneggiata (come un graffio su un’auto o una vernice su una bicicletta che si consuma) il metallo sarà quindi esposto all’ossigeno e il processo di arrugginimento può iniziare.
Cosa sta realmente accadendo quando si forma la ruggine?
Nel nostro esperimento, mescolando perossido di idrogeno (H2O2) e aceto distillato insieme crea una piccola quantità di qualcosa chiamato acido peracetico. L’acido è corrosivo e può causare la rottura di cose come il metallo. Il perossido di idrogeno è fatto di idrogeno e ossigeno, ma è l’ossigeno che è la chiave per creare ruggine sul metallo.
Le molecole di ferro sulla superficie dell’unghia scambiano atomi con l’ossigeno nella soluzione e producono una nuova sostanza. Hai indovinato-ruggine! (o ossido di ferro come lo chiamerebbero gli scienziati!)
Questo intero processo è aiutato dal sale che abbiamo aggiunto alla soluzione. Il suo compito in questo intero processo è quello di agire come un elettrolita che abbassa la resistenza elettrica nella soluzione, aiutando l’ossigeno e l’unghia a scambiare gli atomi più facilmente.
**Gli atomi sono i pezzi che compongono una molecola. Questi sono super piccoli e impossibili da vedere con i propri occhi, quindi gli scienziati devono usare attrezzature molto potenti per vedere questi piccoli blocchi**
Perché sto notando così tanti cambiamenti?
Ogni volta che vedi gorgogliare, frizzante o un cambiamento di colore, questo è un indizio che probabilmente stai vedendo una reazione chimica. Ciò significa che il nostro ferro sta cambiando. Una volta che l’unghia subisce il processo di arrugginimento possiamo rimuovere la ruggine dall’unghia, ma il ferro che si è trasformato in ruggine non tornerà mai ad essere ferro.
Potresti anche notare che la reazione si scalda. Questa particolare reazione chimica è una reazione esotermica, che significa una reazione chimica che produce o emette calore. Questo è uno dei motivi per cui vogliamo essere sicuri di utilizzare strumenti e attrezzature di sicurezza adeguati durante l’intero esperimento. Se il chiodo è troppo caldo per voi per toccare comodamente, utilizzare un utensile da cucina come pinze per rimuovere il vostro chiodo, o presine per spostare in modo sicuro il vostro contenitore.
Chiedi ai tuoi giovani scienziati
Quando inizi a combinare gli ingredienti per preparare la tua soluzione, chiedi:
- Cosa noti che succede?
- Possono vedere e sentire un po ‘di frizzante, un po’ di spumeggiante, il sale che scompare (dissolvendosi) nella miscela, e possono notare che la miscela è chiara ma diventa torbida quando viene aggiunto il sale
Una volta che l’unghia è nella soluzione, chiedi ai tuoi scienziati:
- Cosa noti che sta succedendo ora?
- Possono vedere e sentire più frizzante o gorgogliare, il colore che cambia, possono notare che il contenitore si sente un po ‘ più caldo dopo pochi minuti, o anche vedere la ruggine che inizia a formarsi sull’unghia
- Cosa ti chiedi delle cose che stai notando?
- Il tuo scienziato potrebbe chiedersi perché il colore della soluzione stia cambiando, perché bolle, potrebbero chiedersi perché la soluzione abbia un odore diverso. Potrebbero chiedersi cosa sia realmente la ruggine.
Una volta che l’unghia è fuori e asciutto, chiedi al tuo scienziato di fare alcuni confronti tra un chiodo arrugginito e un chiodo non arrugginito.
- Quali sono le cose diverse?
- Quali cose sono rimaste le stesse?
Più da esplorare
La quantità di tempo che si lascia il chiodo seduto nella soluzione determinerà come arrugginito il vostro chiodo ottiene. Se vuoi solo un po ‘ di ruggine, prova a togliere l’unghia dopo pochi minuti. Se vuoi un chiodo davvero arrugginito, prova a lasciare l’unghia nella soluzione tutto il giorno, o forse più a lungo. Puoi lasciare l’unghia nella soluzione per tutto il tempo che vuoi, ma tieni presente che il contenitore potrebbe diventare molto caldo se l’unghia si arrugginisce per un lungo periodo di tempo.
Riprova questa stessa indagine ma con un tocco. O utilizzare un altro chiodo o pulire il chiodo appena usato con un tovagliolo di carta. Prima di mettere l’unghia nella soluzione prova a coprirla in vaselina. Arrugginirà ancora? Scopriamolo!
Questo contenuto è stato reso possibile in parte dall’Istituto dei Servizi Museali e bibliotecari.
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Nick Villagra è un educatore STEM presso il Connecticut Science Center, responsabile dello sviluppo e della fornitura di esperienze scientifiche, tra cui programmi di laboratorio in aula, spettacoli teatrali e campi di vacanza. Nick ha conseguito una laurea in Ingegneria presso lo Swarthmore College. ed è stato relatore alla conferenza New England Museum Association. Sempre alla ricerca di mettere un timbro unico sulle offerte del Science Center, Nick gode di incorporare materiali stampati 3D progettati su misura per gli studenti di interagire con.