Выполните домашний эксперимент «Изучение коррозии железных гвоздей».
Реактивы и оборудование: растворы аммиака (нашатырный спирт), хлорида натрия (поваренная соль), уксусной кислоты (столовый уксус), карбоната или гидрокарбоната натрия (стиральная или питьевая сода), вода; пять гвоздей, пять прозрачных пузырьков (например, из-под лекарств); любой самодельный индикатор¹.
Ход работы:
- Возьмите пять пузырьков и опустите в каждый по чистому блестящему гвоздю. Аккуратно! Не разбейте донышки пузырьков!
- Налейте в каждый пузырёк раствор одного из реагентов так, чтобы он полностью покрыл гвоздь.
- С помощью любого индикатора определите среду каждого раствора. Оставьте гвозди в растворах до следующего дня. Проследите за тем, какие изменения обнаружились при этом.
- Напишите отчёт о проделанной работе, ответив на следующие вопросы:
• В каких растворах наблюдались, а в каких не наблюдались признаки коррозии?
• Удалось ли вам установить какие-либо закономерности при проведении опыта? Каковы они? Как можно объяснить эти закономерности?
• Заметили ли вы разницу в том, как протекает коррозия на поверхности, шляпке, остром кончике гвоздя?
¹ Самодельный индикатор можно приготовить из свёклы, краснокочанной капусты, черники, вишни. Возьмите немного сырья (точное количество не имеет значения), измельчите его, положите в кастрюльку и залейте 200 мл воды. Кипятите в течение 2—3 мин. Раствор после охлаждения профильтруйте. Для работы используйте свежеприготовленный раствор.
Образец отчёта. В пять прозрачных пузырьков помещают по чистому железному гвоздю. Наливают отдельно воду, раствор поваренной соли, столовый уксус, раствор питьевой соды и нашатырный спирт так, чтобы гвозди были погружены. Индикатором определяют среду растворов и оставляют гвозди до следующего дня. Наблюдения зависят от концентрации растворов, чистоты гвоздей и доступа воздуха, поэтому заранее точные цвета и скорость появления ржавчины не задают.
| Среда | Что обычно можно наблюдать и почему |
|---|---|
| Вода, близкая к нейтральной | Возможны первые бурые пятна ржавчины: вода и растворённый кислород участвуют в коррозии. |
| Раствор |
Бурые пятна обычно появляются быстрее, чем в воде: раствор соли проводит ток и облегчает электрохимическую коррозию. |
| Уксусная кислота, кислая среда | Железо может растворяться; пузырьки водорода и изменение поверхности указывают на его взаимодействие с кислотой. Бурой ржавчины может быть мало, потому что кислота растворяет продукты коррозии. |
| Раствор соды, щелочная среда | За сутки часто нет заметной ржавчины либо её меньше, чем в воде: щелочная среда замедляет разрушение железа. |
| Раствор аммиака, щелочная среда | Заметная ржавчина обычно появляется медленнее, чем в солевом растворе; результат зависит от концентрации и доступа кислорода. |
Для уксуса составляем схему
Поверхность, шляпка и острый кончик могут ржаветь неодинаково. На повреждённых или шероховатых участках защитная плёнка нарушена; неоднородность металла и разный доступ кислорода также создают участки электрохимической коррозии. В отчёте отмечают именно то, что видно на своих гвоздях. Общая закономерность опыта: соль ускоряет коррозию, а щелочная среда обычно её замедляет.
Образец вывода: быстрее всего заметные признаки коррозии ожидаются в растворе соли; в воде они обычно слабее, в щелочных растворах могут не обнаружиться за сутки. В уксусе железо растворяется, но бурой ржавчины может быть мало. Различия между частями гвоздя связаны с повреждением поверхности и неодинаковым доступом кислорода.
