VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Почему появляется ржавчина
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Я заметил, что если на некоторое время отключают воду из водопровода, то она потом течет желтоватого, а иногда даже оранжевого цвета. Мне стало интересно, а почему вода желтеет? От бабушки я узнал, что это ржавчина, образовавшаяся на стенках водопроводной трубы.
Цель работы: узнать, почему ржавчина образуется на железе, в каких растворах образуется ржавчина и выяснить методы защиты от ржавчины, ведь многие домашние вещи могут тоже заржаветь.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
Узнать, что такое ржавчина и причины ее появления.
Путем опыта получить в домашних условиях ржавчину на железных гвоздях в различных средах.
Проанализировать и сравнить результаты наблюдения данных и сделать выводы.
Методы исследования:
Изучение литературы
Наблюдение
Анализ полученных данных
Обобщение
Объект исследования: железные гвозди, медь, алюминий.
Я выдвигаю гипотезу: железо разрушается, то есть ржавеет, при соприкосновении с факторами внешней среды.
Первоначально я прочитал в толковом словаре Сергея Ивановича Ожегова, что такое ржавчина?
Основная часть
Что такое ржавчина?
Ржавчина:
1. Красно-бурый налёт на железе, образующийся вследствие окисления и ведущий к разрушению металла, а также след на чём-н. от такого налёта.
2. Бурая плёнка на болотной воде.
3. Бурое пятно на растениях в местах, где развиваются споры паразитных грибков
Из «Энциклопедии почемучек» я узнал, что ржавчина возникает при взаимодействии атмосферы с железом. Процесс её образования называется ржавлением или коррозией. Коррозия - это самопроизвольное разрушение металлов в результате взаимодействия с окружающей средой. Процесс ржавления железа начинается только при наличии в воздухе влаги. При попадании на поверхность изделия из железа капли воды, спустя некоторое время, можно заметить изменение её цвета. Капля становится мутной и постепенно окрашивается в бурый цвет. Это свидетельствует о появлении, в месте контакта воды с поверхностью, продуктов коррозии железа.
Решив,что только книжных знаний недостаточно, мы с моей учительницей обратились к преподавателю химии .Вот что она нам ответила: (видео интервью)
2. Опытно – экспериментальное изучение процесса образования ржавчины
Для того, чтобы изучить процесс образования ржавчины мы провели следующие опыты.
ОПЫТ 1
Цель опыта: выяснить только ли от воды ржавеет железо или это могут быть другие жидкости?
Я предположил, что не только от воды. Чтобы подтвердить или опровергнуть своё предположение я взял: одеколон, бензин, растительное масло, ацетон и четыре одинаковых железных гвоздя. Всё намочил указанными жидкостями. Наблюдал за этим процессом несколько дней.
В результате я увидел, что кусочки смазанные маслом, бензином, одеколоном, ацетоном - не заржавели. Значит, от других жидкостей железо не ржавеет (приложение 1).
ОПЫТ 2.
Цель опыта: выяснить, в какой среде железо ржавеет быстрее всего
Мы решили выяснить, в какой среде железо ржавеет быстрее всего. Для этого взяли 4 банки воды из водопровода. В первую добавил соль, во вторую – сахар, в третью – соду, в четвертую – уксус. В каждую, банку опустили железные гвозди.
Через 2 дня:
в воде с солью появился небольшой желтый осадок, сам раствор остался прозрачным;
раствор с сахаром пожелтел;
в воде с содой изменений не произошло;
раствор с уксусом прозрачный на стенках банки пузырьки.
Через три недели:
в воде с солью появился слой ржавчины и кристаллы соли на гвозде;
раствор с сахаром посветлел, ржавчины нет;
в воде с содой изменений не произошло;
раствор уксуса темно-коричневый, на дне банки частички гвоздя (приложение 2)
ОПЫТ 3.
Цель опыта: выяснить, образуется ли ржавчина на других металлах.
Мне захотелось выяснить, образуется ли ржавчина на других металлах. У папы я взял 3 разных металла (медь, алюминий, железо) и опустил их в воду. Отдельно положил в воду окрашенный железный гвоздь. Уже через 2 дня вода с железом стала ржавой, а на остальных металлах ржавчина не образовалась даже через три недели. Вода с окрашенным гвоздем не заржавела. Именно поэтому крыши домов покрывают краской или нержавеющими металлами, ванные и металлическую посуду покрывают эмалью, стиральные машины и холодильники делают из нержавеющих металлов; легковые и грузовые машины красят краской и лаком.
Вывод: ржавчина образуется только при взаимодействии воды с железом (приложение 3).
3. Интересные факты
И немного интересных фактов:
1. Знаменитая Эйфелева башня, покрыта защитной краской. Общий вес краски превышает несколько тонн.
2. Ядро планеты Земля состоит на 35% из железа и никеля.
3. Около города Дели в Индии стоит железная колонна, которая не ржавеет, хотя её возраст почти 2800 лет. Это знаменитая Кутубская колонна высотой около семи метров и массой 6,5 тонн. Надпись на колонне говорит о том, что она была поставлена в IX веке до нашей эры. Колонна была изготовлена из очень чистого металла: железа в колонне оказалось 99,72%. Этим и объясняется её долговечность.
Заключение
В ходе своего исследования я попытался выяснить, почему ржавчина образуется на железе, в каких растворах образуется ржавчина и выяснить методы защиты от ржавчины. На примере исследования видно, что вода является благоприятной средой для возникновения ржавчины, не зависимо от того из какого источника она берется. Щелочная среда благоприятна для предохранения железа от ржавчины. В кислой среде железо разрушается более быстро. Железо можно сохранить, если не допустить его соприкосновения с водой, для этого необходимо проводить окрашивание.
Моя гипотеза подтвердилась: железо действительно ржавеет от воздействия окружающей среды.
Список использованных источников и литературы
Большая энциклопедия «Почемучек».- М.: «РОСМЭН», 2006
Ненси К. О"Лири, Сьюзен Шелли. Увлекательные опыты. Перевод с английского А. Галыгина, В. Герцика, Н. Харламовой.– М.: АСТ», «Издательство Астель», 2009
3. Я познаю мир. АСТ», 1999
4. Познавательный журнал «Детская энциклопедия» № 12-97: «Металлы от А до Я». Москва, 1996
5. Интернет – сайт «Википедия»
6. Интернет – сайт «Почемучки. ru»
Приложение 1
Приложение 2
Через 2 дня
Через 3 недели
Приложение 3