jestem pewien, że jest to coś, czego wszyscy doświadczyliśmy wcześniej – wychodzisz na zewnątrz i znajdujesz narzędzie lub inny metalowy przedmiot całkowicie odbarwiony. Być może już wiesz, że to przebarwienie nazywa się rdzą. Zazwyczaj oczekujemy, że rdzewienie zajmie tygodnie lub miesiące, ale dzisiaj pokażę Ci, jak rdzewieć paznokieć w kilka sekund. Chcesz zobaczyć, jak to działa i jak możesz tego spróbować w domu? Obejrzyj poniższy film, aby dowiedzieć się więcej.
materiały do zebrania
- żelazny gwóźdź (upewnij się, że nie jest ocynkowany)
- plastikowy lub szklany pojemnik, który jest wystarczająco duży, aby utrzymać paznokieć & wszystkie płynne składniki.
- 8 łyżeczek nadtlenku wodoru (3%) (można je odebrać w każdym sklepie, w którym sprzedają materiały pierwszej pomocy)
- 1 łyżeczka destylowanego białego octu
- sól kuchenna
- okulary ochronne lub gogle chroniące oczy
- para rękawiczek
Wypróbuj! (pod nadzorem osoby dorosłej)
* * przed przeprowadzeniem tego eksperymentu bardzo ważne jest, aby wszyscy uczestnicy mieli na sobie osobisty sprzęt ochronny (PPE): parę okularów lub gogli ochronnych i wodoodporne rękawice. Para okularów ochronnych lub okularów ochronnych jest zawsze dobrym pomysłem podczas pracy z płynami, które mogą pluskać się w twoich oczach. Dobrym pomysłem jest również posiadanie pod ręką rękawiczek, ponieważ nie chcesz mieć długotrwałego kontaktu ze skórą po połączeniu tych substancji chemicznych.**
po zebraniu wszystkich materiałów i założeniu osobistego sprzętu ochronnego nadszedł czas, aby rozpocząć naukę!
Krok 1: Zmierz swoje składniki, używając ilości wymienionych w sekcji Materiały. Jeśli potrzebujesz więcej roztworu, upewnij się, że używasz 8 części nadtlenku wodoru do 1 części destylowanego octu, jak zmierzyć to, czego potrzebujesz. Następnie starannie połączyć ocet i nadtlenek wodoru w misce.
* * po połączeniu tych płynów należy uważać, aby nie dotknąć mieszaniny. Zakładanie rękawic podczas pracy z tym rozwiązaniem to świetny sposób na bezpieczeństwo rąk.**
Krok 2: Dodaj do mieszaniny wystarczającą ilość soli, aby nasycić roztwór (w ten sam sposób, w jaki zrobiłbyś naprawdę słoną wodę). Wymieszaj roztwór razem, możesz użyć gwoździa, jeśli jest wystarczająco długi, lub możesz użyć drewnianego szpikulca. Jeśli użyjesz gwoździa do mieszania, możesz zobaczyć kolor rdzy i zacząć pojawiać się bąbelki.
Krok 3: Umieść gwóźdź w pojemniku. Jeśli rdzewiejesz więcej niż jeden gwóźdź, wybierz pojemnik wystarczająco duży, aby pomieścić wszystkie gwoździe, które chcesz rdzewieć.
Krok 4: pozwól paznokciowi usiąść w roztworze. Każda część paznokcia, która znajduje się w roztworze, utworzy na nim rdzę. Miej oko na paznokieć, a kiedy jesteś zadowolony z tego, jak zardzewiały paznokieć stał się, możesz ostrożnie wyjąć go z roztworu.
Krok 5: pozwól paznokciowi wyschnąć na powietrzu. Noś rękawiczki i ostrożnie usuń gwóźdź z roztworu. Jeśli wytrzesz gwóźdź, możesz stracić część wykończenia rdzy. Umieścić go delikatnie na ręczniku papierowym i pozostawić do wyschnięcia na powietrzu. Za kilka godzin twój paznokieć powinien wyglądać na zardzewiały i możesz go sprawdzić trochę bliżej. Pamiętaj, aby bezpiecznie opróżnić roztwór i wyrzucić rękawice.
czym jest nauka?
więc co to jest rust?
rdza tworzy się na metalach w procesie zwanym utlenianiem. Utlenianie występuje, gdy niektóre metale, takie jak żelazo, są narażone na działanie tlenu. Dla niektórych metali dzieje się to bardzo szybko, a dla innych proces ten jest nieco wolniejszy. Metale, które są chronione farbą i innymi powłokami, nie rdzewieją, ponieważ te powłoki chronią metal przed narażeniem na tlen. Jeśli jakaś część powłoki zostanie usunięta lub uszkodzona (jak zadrapanie na samochodzie lub farba na rowerze), metal zostanie wystawiony na działanie tlenu i proces rdzewienia może się rozpocząć.
co tak naprawdę dzieje się, gdy tworzy się rdza?
w naszym eksperymencie mieszanie nadtlenku wodoru (H2O2) i destylowanego octu razem tworzy niewielką ilość czegoś, co nazywa się kwasem nadoctowym. Kwas jest żrący i może powodować rozpad metali. Nadtlenek wodoru składa się z wodoru i tlenu, ale to tlen jest kluczem do tworzenia rdzy na metalu.
cząsteczki żelaza na powierzchni atomów paznokci wymieniają się z tlenem w roztworze i wytwarzają nową substancję. Zgadłeś-rdza! (lub tlenek żelaza, jak naukowcy by to nazwali!)
cały ten proces jest wspomagany przez sól, którą dodaliśmy do roztworu. Jego zadaniem w tym całym procesie jest działanie jako elektrolit, który obniża opór elektryczny w roztworze, pomagając tlenowi i gwoździowi łatwiej wymieniać Atomy.
**Atomy to kawałki, które tworzą cząsteczkę. Są bardzo małe i niemożliwe do zobaczenia na własne oczy, więc naukowcy muszą użyć bardzo potężnego sprzętu, aby zobaczyć te maleńkie klocki * *
dlaczego zauważam tak wiele zmian?
za każdym razem, gdy widzisz bulgotanie, syczenie lub zmianę koloru, jest to wskazówka, że prawdopodobnie widzisz reakcję chemiczną. Oznacza to, że nasze żelazo się zmienia. Gdy paznokieć ulegnie procesowi rdzewienia, możemy usunąć rdzę z paznokcia, ale żelazo, które zmieniło się w rdzę, nigdy nie wróci do bycia żelazem.
Możesz również zauważyć, że reakcja staje się ciepła. Ta szczególna reakcja chemiczna jest reakcją egzotermiczną, co oznacza reakcję chemiczną, która wytwarza lub wydziela ciepło. Jest to jeden z powodów, dla których chcemy mieć pewność, że podczas całego eksperymentu będziemy używać odpowiednich narzędzi i sprzętu zabezpieczającego. Jeśli paznokieć jest zbyt ciepły, abyś mógł wygodnie dotykać, użyj przyborów kuchennych, takich jak szczypce, aby usunąć paznokieć, lub uchwytów do garnków, aby bezpiecznie przenieść pojemnik.
zapytaj Młodych Naukowców
gdy zaczniesz łączyć składniki, aby uzyskać rozwiązanie, zapytaj:
- co się dzieje?
- mogą zobaczyć i usłyszeć niektóre syczenie, niektóre bulgotanie, sól znika (rozpuszcza się) w mieszaninie i mogą zauważyć, że mieszanina jest przezroczysta, ale staje się mętna po dodaniu soli
gdy paznokieć jest w roztworze, zapytaj swoich naukowców:
- co się teraz dzieje?
- mogą zobaczyć i usłyszeć więcej syczenia lub bulgotania, zmianę koloru, mogą zauważyć, że pojemnik czuje się trochę cieplej po kilku minutach, a nawet zobaczyć rdzę zaczynającą tworzyć się na paznokciu
- co zastanawiasz się nad rzeczami, które zauważasz?
- Twój naukowiec może się zastanawiać, dlaczego zmienia się kolor roztworu, dlaczego bulgocze, może się zastanawiać, dlaczego roztwór ma inny zapach. Mogą się zastanawiać, czym właściwie jest rdza.
po wyschnięciu paznokcia poproś swojego naukowca o porównanie zardzewiałego paznokcia i nie zardzewiałego paznokcia.
- jakie rzeczy są różne?
- jakie rzeczy pozostały takie same?
więcej do zbadania
czas pozostawienia paznokcia w roztworze określi, jak zardzewiały jest twój paznokieć. Jeśli chcesz tylko trochę rdzy, spróbuj wyjąć paznokieć po kilku minutach. Jeśli chcesz naprawdę zardzewiały paznokieć, spróbuj pozostawić paznokieć w roztworze przez cały dzień, a może dłużej. Możesz pozostawić paznokieć w roztworze tak długo, jak chcesz, ale pamiętaj, że pojemnik może się bardzo rozgrzać, jeśli paznokieć rdzewieje przez dłuższy czas.
spróbuj jeszcze raz to samo dochodzenie, ale z niespodzianką. Użyj innego paznokcia lub wytrzyj paznokieć, którego właśnie użyłeś ręcznikiem papierowym. Przed włożeniem paznokcia do roztworu spróbuj pokryć go wazeliną. Czy nadal rdzewieje? Przekonajmy się!
treść ta została udostępniona częściowo przez Instytut usług muzealnych i bibliotecznych.
chcemy zobaczyć, czego spróbujesz w domu. Podziel się z nami swoimi eksperymentami w mediach społecznościowych za pomocą # ScienceAtPlay i tagowania @ctsciencecenter.
Nick Villagra jest nauczycielem przedmiotów ścisłych w Connecticut Science Center, odpowiedzialnym za rozwijanie i dostarczanie doświadczeń naukowych, w tym programów laboratoryjnych w klasie, pokazów scenicznych i obozów wakacyjnych. Nick posiada licencjat z inżynierii w Swarthmore College. był prelegentem na Konferencji Stowarzyszenia Muzeum Nowej Anglii. Zawsze chcąc umieścić unikalny znaczek w ofercie Centrum Nauki, Nick lubi włączać niestandardowe materiały drukowane 3D do interakcji z uczniami.