Formazione della ruggine

Formazione della ruggine
PIANO ISS
DIDATTICA LABORATORIALE
prof.ssa Maria de Fazio
prof.ssa Maria Concetta Giardino
studenti della classe 1a A
ITIS “Fermi” Francavilla Fontana
1
Perché il ferro si corrode?
In questa prova gli studenti sono chiamati
ad osservare il comportamento di un
comune chiodo messo in particolari
ambienti allo scopo di comprendere da quali
fattori dipende la corrosione del ferro.
2
Questionario iniziale
Ai nostri alunni sono state poste
alcune domande per testare le loro
conoscenze sull’argomento
3
Cos’è la corrosione? Hanno detto
È una trasformazione chimica che avviene sul ferro con il
passare del tempo
È il deterioramento di un materiale a causa della ruggine
Si ha quando un oggetto si consuma a contatto con
l’ossigeno
È un fenomeno naturale che avviene in quasi tutti i metalli
È la ruggine che si forma nel ferro quando è a contatto con
l’acqua
È l’ossidazione del ferro causata dagli agenti atmosferici
come la pioggia
È una trasformazione chimica a causa dell’ossigeno
4
Il ferro può essere protetto dalla
Hanno detto
corrosione?
No, perché il ferro invecchia e arrugginisce
No, perché la corrosione intacca il ferro
Si, se lo asciughiamo dall’acqua
Si, evitando di esporlo agli agenti atmosferici
Si, con lo zinco
Si, con le vernici
Si, facendolo reagire con sostanze anticorrosive
5
In laboratorio:
Corrosione del ferro
Per rispondere alla
domanda: perché il
ferro si corrode?
mettiamo i chiodi a
contatto con varie
soluzioni
6
In ogni provetta è stato
introdotto un chiodo
insieme ad una
determinata soluzione.
Di ogni soluzione è
stata individuata
l’acidità o la basicità
tramite una cartina
universale.
7
Chiodo in HCl
8
Chiodo in NaOH
9
Chiodo in Na2CO3
10
Chiodo in NaCl
11
Chiodo in CaCl2
12
Chiodo in acqua di rubinetto
13
Chiodo in acqua distillata
14
Chiodo in acqua + olio
15
Agli studenti è stato chiesto di
descrivere:
1) l’aspetto iniziale del chiodo
Hanno detto
Grigio senza ruggine
16
2) l’aspetto iniziale delle soluzioni
Hanno detto
1. soluzione di HCl: incolore
2. soluzione di NaOH: incolore
3. soluzione di Na2CO3: incolore
4. soluzione di NaCl: incolore
5. CaCl2: polvere bianca
6. acqua di rubinetto: incolore
7. acqua distillata: incolore
8. acqua + olio: incolore + giallo
17
Per stabilire in quali condizioni il ferro si
corrode, gli studenti hanno ripreso in esame
le provette dopo sette giorni
Per ciascuna di
esse hanno
osservato l’aspetto
del chiodo nelle
varie soluzioni
18
Chiodo in HCl
Hanno detto
Il chiodo si è consumato
Il chiodo si è polverizzato
Il chiodo si è frantumato
Il chiodo si è depositato
sul fondo
Il chiodo è scomparso
Il chiodo si è sciolto
19
Chiodo in NaOH
Hanno detto
Il chiodo è rimasto intatto,
senza formazione di ruggine
Il chiodo è rimasto integro
Il pH, fortemente basico
della soluzione, ha
“impedito” la formazione
della ruggine.
20
Chiodo in Na2CO3
Hanno detto
Il chiodo è rimasto “integro”
Non si è formata la ruggine
Il colore del chiodo è rimasto
grigio
Il pH basico della soluzione
ha “impedito” la formazione
della ruggine.
21
Chiodo in NaCl
Hanno detto
Si è formata la ruggine
Il chiodo si è ossidato
L’aspetto del chiodo è
cambiato: si è arrugginito
lasciando anche la ruggine
sul fondo della provetta
L’acqua salata ha accelerato
la formazione della ruggine
sul chiodo.
22
Chiodo in CaCl2
Hanno detto
Il chiodo e il CaCl2 non
hanno subito cambiamenti
Non è successo niente
Il CaCl2, essendo un forte
disidratante, ha impedito la
formazione della ruggine
“trattenendo” l’umidità. 23
Chiodo in acqua di
rubinetto
Hanno detto
Il chiodo si è arrugginito
Il chiodo si è ossidato
Il chiodo si è arrugginito
lasciando la ruggine sul
fondo della provetta
24
Chiodo in acqua distillata
Hanno detto
Il chiodo si è arrugginito
Il chiodo si è ossidato
Il chiodo si è arrugginito
meno rispetto al chiodo
immerso nell’acqua di
rubinetto
25
Chiodo in acqua + olio
Hanno detto
Il chiodo si è leggermente
“arrugginito”
L’olio, non mescolandosi con
l’acqua, ha “rallentato” il
processo di ossidazione del
chiodo
26
Presenza di ferro ossidato
2+
(Fe )
La presenza di ferro
ossidato (Fe2+) in
soluzione viene
individuata aggiungendo 2
gocce di soluzione di
ferricianuro ferrico.
Si ottiene un precipitato di
colore azzurro nelle
provette contenenti i
chiodi immersi nelle
soluzioni di HCl e di NaCl
27
Il saggio è negativo nelle provette contenenti i chiodi immersi
nelle soluzioni di NaOH, Na2CO3 , acqua (sia di rubinetto che
distillata)
28
Tabella dei risultati ottenuti dopo
una settimana
pH
iniziale
pH
finale
formazione di
ruggine
aspetto del
chiodo
presenza di
Fe2+
Acqua distillata
1
10
10
6
7
7
1
10
10
6
7
7
no
no
no
si
si
poca
si
no
no
si
no
no
Acqua + olio
7
7
poca
corroso
lucido
lucido
corroso
corroso
poco
corroso
poco
corroso
HCl
NaOH
Na2CO3
NaCl
Acqua rubinetto
no
29
Questionario finale
Dove si è formata la ruggine?
Hann
o
detto
Nella soluzione acida
Nella soluzione salina
Nell’acqua
Dove non si è formata la ruggine?
Hann
o
detto
Nelle soluzioni basiche
In presenza del disidratante
In presenza di olio
30
Hann
o
detto
COSA SUCCEDE IMMERGENDO
UN CHIODO IN UNA SOLUZIONE
ACIDA?
Il chiodo si scioglie
Avviene una reazione chimica
evidenziata subito dalla formazione di
un’effervescenza
Il chiodo si corrode
Il chiodo si arrugginisce perché
l’ambiente acido favorisce la reazione
31
Come si interpretano le differenze che si
riscontrano tra le due prove effettuate,
una con acqua distillata e l’altra con la
soluzione di NaCl?
Hann
o
detto
Non ci sono differenze: in entrambe le provette si è
formata la ruggine
Nella provetta contente NaCl si è formata molta
ruggine rispetto a quella contenente acqua perché la
presenza di sali favorisce il fenomeno della
corrosione.
Nella provetta contenente NaCl il chiodo si
arrugginisce e la soluzione diventa più scura, quasi
marrone. Nella provetta contenente acqua il chiodo
non si arrugginisce ma si nota la ruggine sul fondo
della provetta e la soluzione è quasi trasparente.
32
Come si interpretano i risultati ottenuti
nella prova in cui è stato aggiunto un po’
di olio?
Hann
o
detto
L’olio ha “rallentato” la formazione della ruggine: il chiodo
si arrugginisce meno
Il chiodo si arrugginisce poco ma la soluzione non ha subìto
nessun cambiamento.
L’olio, essendo immiscibile con l’acqua ha “impedito” la
penetrazione dell’aria e, di conseguenza, la formazione della
ruggine
33
Dalle osservazioni sperimentali gli studenti hanno
tratto alcune
CONCLUSIONI
Hann
o
detto
In ambiente acido si ha ossidazione del ferro a Fe2+
accompagnata dalla formazione di bollicine di gas
(idrogeno)
In ambiente basico non si osservano fenomeni di
corrosione del ferro
In ambiente neutro, o leggermente basico, si ha la
formazione di ruggine dovuta all’ossidazione del ferro a
Fe3+ a spese dell’ossigeno, infatti nell’ultima provetta
l’aggiunta di olio è servita a ridurre l’influenza
dell’ossigeno dell’atmosfera
La presenza di NaCl accelera i processi corrosivi del
metallo
34
Da quali fattori dipende la corrosione del ferro?
Hann
o
detto
Dall’acqua
Dall’ossigeno
Dal sale
Dagli acidi
Come si può rallentare la corrosione del ferro?
Hann
o
detto
Evitando il contatto con l’aria
Evitando il contatto con l’acqua salata
Evitando il contatto con gli acidi
35