jag är säker på att det här är något vi alla har upplevt tidigare – du går ut och hittar ett verktyg eller annat metallobjekt helt missfärgat. Du kanske redan vet, denna missfärgning kallas rost. Vi förväntar oss vanligtvis att något tar veckor eller månader att rosta, men idag ska jag visa dig ett sätt att rosta en spik på bara några sekunder. Vill du se hur det fungerar, och hur du kan prova det här hemma? Titta på videon nedan för att lära dig mer.
material att samla
- en järnspik (se till att den inte är galvaniserad)
- en plast-eller glasbehållare som är tillräckligt stor för att hålla din spik & alla flytande ingredienser. * Använd inte en metallbehållare eller det kan rosta för *
- 8 teskedar väteperoxid (3%) (Du kan plocka upp detta på någon butik där de säljer första hjälpen leveranser)
- 1 tesked destillerad vit vinäger
- bordsalt
- skyddsglasögon eller skyddsglasögon för att skydda dina ögon
- ett par handskar
prova det! (med vuxenövervakning)
* * innan du gör detta experiment är det mycket viktigt att alla deltagare bär personlig skyddsutrustning (PPE): ett par skyddsglasögon eller skyddsglasögon och vattentäta handskar. Ett par skyddsglasögon eller skyddsglasögon är alltid bra när du arbetar med vätskor som kan plaska i ögonen. Det är också bra att ha ett par handskar till hands eftersom du inte vill ha långvarig hudkontakt när dessa kemikalier har kombinerats.**
när du har samlat alla dina material och har din personliga skyddsutrustning på, är det dags att börja vetenskapen!
Steg 1: Mät ut dina ingredienser med hjälp av de mängder som anges i avsnittet material. Om du behöver mer lösning, se till att du använder 8 delar väteperoxid till 1 del destillerad vinäger när du mäter vad du behöver. Kombinera sedan noggrant ättika och väteperoxid i din skål.
**när dessa vätskor har kombinerats, var försiktig så att du inte vidrör blandningen. Att ta på sig ett par handskar när du arbetar med den här lösningen är ett utmärkt sätt att hålla händerna säkra.**
steg 2: tillsätt tillräckligt med salt i blandningen för att mätta lösningen (på samma sätt som du skulle göra riktigt saltvatten). Blanda lösningen tillsammans, du kan använda nageln om den är tillräckligt lång, eller du kan använda en träspett. Om du använder nageln för att röra, kan du se en rostfärg och bubblor börjar dyka upp.
steg 3: Placera din spik i behållaren. Om du rostar mer än en spik, välj en behållare som är tillräckligt stor för att hålla alla naglar som du vill rosta.
steg 4: Låt nageln sitta i lösningen. Varje del av nageln som sitter i lösningen kommer att bilda rost på den. Håll ett öga på din nagel, och när du är nöjd med hur rostig din nagel har blivit kan du försiktigt ta den ur lösningen.
Steg 5: Låt nageln lufttorka. Använd handskar och ta försiktigt bort nageln från lösningen. Om du torkar ner nageln kan du förlora en del av rostfinishen. Lägg den försiktigt på en pappershandduk och låt den lufttorka. Om några timmar ska din nagel se rostig ut och du kan kolla in den lite närmare. Var noga med att tömma din lösning på ett säkert sätt och kassera dina handskar.
Vad är vetenskapen?
så vad är rost ändå?
rost bildas på metaller i en process som kallas oxidation. Oxidation sker när vissa metaller, som järn, utsätts för syre. För vissa metaller sker detta mycket snabbt, och för andra är processen lite långsammare. Metaller som skyddas av färg och andra beläggningar rostar inte eftersom dessa beläggningar skyddar metallen från att utsättas för syre. Om någon del av beläggningen avlägsnas eller skadas (som en repa på en bil eller färg på en cykel som slits av) kommer metallen att utsättas för syre och rostningsprocessen kan börja.
vad händer egentligen när rost bildas?
i vårt experiment skapar blandning av väteperoxid (H2O2) och destillerad vinäger en liten mängd av något som kallas perättiksyra. Syra är frätande och kan orsaka saker som metall att bryta ner. Väteperoxid är gjord av väte och syre, men det är syret som är nyckeln till att skapa rost på metall.
järnmolekylerna på nagelns yta utbyter atomer med syret i lösningen och producerar en ny substans. Du gissade det-rost! (eller järnoxid som forskare skulle kalla det!)
hela processen får hjälp av saltet vi lagt till lösningen. Dess uppgift i hela denna process är att fungera som en elektrolyt som sänker det elektriska motståndet i lösningen, vilket hjälper syret och nageln att handla atomer lättare.
**atomer är de bitar som utgör en molekyl. Dessa är super små och omöjliga att se med egna ögon, så forskare måste använda mycket kraftfull utrustning för att se dessa små byggstenar**
varför märker jag så många förändringar?
varje gång du ser bubblande, fizzing eller en färgförändring, är det en aning om att du förmodligen ser en kemisk reaktion. Det betyder att vårt järn förändras. När nageln genomgår rostprocessen kan vi ta bort rost från nageln, men järnet som vände sig till rost kommer aldrig att gå tillbaka till att vara järn.
du kanske också märker att reaktionen blir varm. Denna speciella kemiska reaktion är en exoterm reaktion, vilket betyder en kemisk reaktion som producerar eller avger värme. Detta är en av anledningarna till att vi vill vara säkra på att använda rätt verktyg och säkerhetsutrustning under hela experimentet. Om nageln är för varm för att du ska kunna röra dig bekvämt, använd ett köksredskap som tång för att ta bort nageln eller grythållare för att säkert flytta din behållare.
fråga dina unga forskare
när du börjar kombinera ingredienser för att göra din lösning, fråga:
- vad märker du händer?
- de kan se och höra några fizzing, vissa bubblande, saltet försvinner (upplösning) i blandningen, och de kan märka att blandningen är klar men blir grumlig när saltet tillsätts
när spiken är i lösningen, fråga dina forskare:
- vad märker du händer nu?
- de kan se och höra mer fizzing eller bubblande, färgförändringen, de kan märka att behållaren känns lite varmare efter några minuter, eller till och med se rost börjar bildas på nageln
- vad undrar du om de saker du märker?
- din forskare kanske undrar varför lösningens färg förändras, varför den bubblar, de kanske undrar varför lösningen har en annan lukt. De kanske undrar vad rost egentligen är.
när nageln är ute och torr, be din forskare att göra några jämförelser mellan en rostig spik och en icke-rostig spik.
- vilka saker är annorlunda?
- vilka saker förblev desamma?
mer att utforska
hur lång tid du lämnar spiken sitter i lösningen kommer att avgöra hur rostig nageln blir. Om du bara vill ha lite rost, försök ta ut nageln efter några minuter. Om du vill ha en riktigt rostig spik, försök att lämna nageln i lösningen hela dagen, eller kanske längre. Du kan lämna nageln i lösningen så länge du vill, men kom ihåg att behållaren kan bli väldigt varm om nageln rostar under en längre tid.
prova samma undersökning igen men med en twist. Använd antingen en annan spik eller torka av nageln du just använde med en pappershandduk. Innan du lägger nageln i lösningen, försök att täcka den i petroleumgel. Kommer det fortfarande att rosta? Låt oss ta reda på det!
detta innehåll möjliggjordes delvis av Institutet för Museum och bibliotekstjänster.
vi vill se vad du försöker hemma. Dela dina experiment med oss på sociala medier genom att använda #ScienceAtPlay och tagga @CTScienceCenter.
Nick Villagra är en STEM-pedagog vid Connecticut Science Center, ansvarig för att utveckla och leverera vetenskapliga upplevelser, inklusive klassrumsprogram, scenshower och semesterläger. Nick har en kandidatexamen i teknik från Swarthmore College. och har varit talare vid New England Museum Association conference. Nick letar alltid efter att sätta en unik stämpel på Science centers erbjudanden och tycker om att integrera specialdesignade 3D-tryckta material för studenter att interagera med.