Hãy cùng tìm hiểu về sữ ăn mòn kim loại, chất nào dễ bị ăn mòn, dễ bị gỉ sét nhất trong môi trường nước và nước muối.
Bạn có để ý rằng chiếc xe đạp mới mua cực kì sáng bóng của mình sau một thời gian sẽ không còn sáng bóng nữa? Hay nhiều chiếc ghế tại bãi biển được để ngoài trời trong mùa đông và khi mùa xuân đến chúng như đã chuẩn bị được đưa lên xe rác?
Nếu vậy, nhiều khả năng là do gỉ sét gây nên. Hộp thư, xích đu, đèn dầu, xe cộ, thành sắt và cũng như những vật khác được làm từ sắt đều có nguy cơ bị gỉ sét và làm cho tình trạng kim loại trở nên xấu đi.
Bạn thường không có kinh nghiệm xử lí những vật dụng gỉ sét hay ít nhất là thấy điều đó trên xe cộ hoặc những vật dụng khác. Gỉ sét là điều rất bình thường vì thế mà màu sắc đó cũng được gọi là màu gỉ sét, những chiếc là màu gỉ sắt, hoặc màu tóc gỉ sét.
Trong phần này, bạn sẽ học được nhiều điều về gỉ sét và cách nó diễn ra. Và bạn sẽ thử tìm ra kim loại nào sẽ bị gỉ sét nhanh nhất bằng cách cho chúng tiếp xúc với nước và nước muối.
Vậy đâu là vấn đề?
Gỉ sét xảy ra khi kim loại có chứa sắt phản ứng với khí oxi trong không khí hoặc trong môi trường nước và hình thành nên sắt (III) oxit (oxit sắt). Chất này chứa các phân tử nước, vậy nên chúng tôi gọi đây là hợp chất hydrat.
Khí oxi và nước phải tiếp xúc với kim loại để có hiện tượng gỉ. Đơn giản mà nói, các nguyên tử sắt mất đi một vài electrons cho nguyên tử oxi. Quá trình này là quá trình loại bỏ bớt eclectrons trong nguyên tử, được gọi là oxi hóa. Khi quá trình oxi hóa diễn ra, nó sản sinh một phản ứng hóa học tạo ra oxit sắt hay gỉ.
Rust is a type of corrosion. But it's not the only type. Other forms of corrosion include:
Gỉ sắt là một dạng ăn mòn. Nhưng đó không phải là loại duy nhất. Những dạng khác bao gồm:
- Vết xỉn màu trên những ấm trà bạc, khay và trang sức
- Gỉ đồng, làm đồng chuyển sang màu xanh rêu
- Các đốm đổi màu xuất hiện trên đồng thau
- Oxit nhôm, hình thành trên mặt nhôm
- Oxit chrome, hình thành trên bề mặt của sắt không gỉ
Trên một số kim loại, việc ăn mòn thực chất được xem như là một lớp bảo vệ. Oxit nhôm, oxi hóa đồng và oxit chrome, được xem như là một lớp bảo vệ cho bề mặt kim loại.
Gỉ sét được hình thành trên sắt, tuy vậy, không thể bảo vệ sắt khỏi bị ăn mòn vì nó quá xốp.
Vấn đề mà bạn cần phải tìm hiểu trong thí nghiệm lần này là kim loại nào bị ăn mòn nhanh nhất và dưới những điều kiện nào. Bạn sẽ phải thử nghiệm trên năm (05) mẫu kim loại khác nhau: bạc, thép, kẽm, đồng và nhôm để xem kim loại nào bị ăn mòn nhanh nhất trong môi trường nước và nước muối.
Khi bạn hoàn tất, bạn sẽ hiểu hơn về quá trính ăn mòn, quá trình oxi hóa và tình chất của từng kim loại kim loại khác nhau.
Mục tiêu là gì?
Tại sao ta phải quan tâm kim loại nào bị ăn mòn nhanh nhất? Tại sao chúng ta phải quan tâm, lí do là gì?
Kim loại có hàng nghìn công dụng phục vụ đời sống hàng ngày của chúng ta, nhiều công dụng mà ta đang tận dụng hàng ngày. Ví dụ, đồng có tính dẻo và dẫn điện tốt. với những lí do đó, đồng được sử dụng làm những sợi dẫn trong dây điện. Chúng ta sẽ không có điện, không có ánh sáng trong nhà, TV và games nếu không có những dây dẫn này.
Nhôm là kim loại cực kỳ bền và có thể tạo hình thành những tấm nhôm mỏng, là thành phần quan trọng chế tạo ra vỏ máy bay. Hãy nghĩ về điều đó khi bạn di chuyển bằng máy bay. Kim loại được sử dụng để tạo ra những dụng cụ chúng ta sử dụng để ăn uống hàng ngày, những đồng tiền xu ta dùng để mua sắm và xe cộ mà ta lái trên đường.
Kim loại được sử dụng để làm ra những chiếc máy bay, xe cộ và dây dẫn điện phải được kiểm tra kỹ càng để đảm bảo chúng phù hợp sử dụng.
Bạn có thể đảm bảo phải qua nhiều lần nghiên cứu và thử nghiệm để dây dẫn đồng đầu tiên được làm ra. Một chuyên gia luyện kim luôn tìm kiếm những công dụng mới trong nhiều lĩnh vực bao gồm y tế, quân sự và hàng không.
Kim loại và cách chúng được sử dụng là cực kỳ quan trọng. Một khi bạn đã biết được sự khác nhau trong việc chống lại sự ăn mòn của mỗi kim loại, bạn sẽ hiểu rõ hơn lý do tãi sao chúng lại có những công dụng khác nhau và sao chúng lại quan trọng. Ngoài ra, bạn còn có thể hướng dẫn cho cha mẹ mình lựa chọn vật liệu thích hợp cho đèn cửa hoặc những món đồ chơi bằng kim loại cho anh/chị em của bạn trong làn đi mua sắm tới.
Bằng cách thử nghiệm với 5 mẫu dây kim loại khác nhau, bạn sẽ thấy kim loại nào bị ăn mòn nhanh nhất và kim loại nào chống chọi tốt nhất. Bạn sẽ thử nghiệm với từng kim loại trong cả môi trường nước (nước cất) và môi trường nước muối. một lần nữa, những kim loại mà bạn sẽ thử nghiệm là:
Bạn sẽ cần 10 mẫu kim loại – mỗi loại 2 mẫu từ 5 lim loại phía trên. Biến số sẽ là nước và nước muối, 2 môi trường mà những mẫu kim loại sẽ tiếp xúc. Sử dụng những phương pháp khoa học, bạn sẽ tìm ra kim loại nào sẽ bắt đầu bị ăn mòn đầu tiên và kim loại nào sẽ chống chọi tốt nhất.
Vật liều cần cho dự án này
Thí nghiệm mà bạn bạn chuẩn bị tiến hành sẽ hoàn toàn không mất thời thời gian khi chuẩn bị, nhưng bạn sẽ cần phải quan sát thí nghiệm trong vòng 10 ngày.
Bạn cần phải ghi lại chính xác những gì bạn quan sát được với từng mẫu vật thí nghiệm. Nhớ rằng phép đo của bạn là định tính, không phải định lượng. Với lý do đó, dữ liệu bạn thu thập càng nhiều, thì kết quả càng chính xác và đáng tin cậy.
You'll need some materials for this experiment that probably aren't lying around your house. You should be able to find everything you need, however, at your local hardware or home supply store. You will need:
Bạn sẽ cần một vài vật liệu cho thí nghiệm này, và chắc chắn rằng chúng sẽ không có sẵn trong nhà bạn và bạn sẽ cần đến cửa hàng để mua chúng. Bạn sẽ cần:
- 30.5 cm dây bạc
- 30.5 cm dây thép
- 30.5 cm dây kẽm
- 30.5 cm dây đồng
- 30.5 cm dây nhôm
- Kiềm cắt dây (hoặc có thể nhờ người bán bán vật liệu cắt giúp bạn cắt đôi 30cm dây)
- 10 cốc nước trong suốt (giống nhau), hay 10 ống thử nghiệm với giá đỡ ống nghiệm.
- Bút đánh dấu
- Những mẫu giấy nhỏ hay nhãn dán ống thử nghiệm
- Băng keo trong suốt
- Cốc đo chất lỏng (cốc đong)
- Muỗng café
- Phễu
- Nước cất
- Muối ăn
Nếu bạn có ống thí nghiệm thì việc quan sát sẽ dễ dàng hơn. Nhưng bạn có thể sử dụng những cốc thủy tinh hay cốc nhựa trong suốt để quan sát, hãy đảm rằng những chiếc cốc bạn sử dụng đều trong suốt để có thể dễ dàng quan sát hơn.
Thực hiện thí nghiệm
Đảm bảo rằng bạn đã chuẩn bị hết những vật liệu mình cần trước khi bắt đầu thí nghiệm và không gian thực hiện thí nghiệm đủ rộng để đặt những mẫu thí nghiệm của mình.
Thực hiện những bước sau:
Các dây dẫn có vật liệu khác nhau được treo lơ lửng trong nước cất và nước muối.
- Nếu các đoạn dây dẫn chưa được cắt, hạy cắt chúng thành các đoạn dài 15cm.
- Sử dụng bút để ghi lại tên các mẫu thí nghiệm:
- nước + dây bạc
- nước muối = dây bạc
- nước + dây thép
- nước muối = dây thép
- nước + dây kẽm
- nước muối = dây kẽm
- nước + dây đồng
- nước muối = dây đồng
- nước + dây nhôm
- nước muối = dây nhôm
- Đặt các cốc hay ống nghiệm lên bàn hoặc nơi mà bạn có thể quan sát được
- Ghi tên và dán lên các cốc và ống thí nghiệm.
- Dùng cốc đong và phễu, cho nước cất vào 5 cốc/ ống nghiệm.
- Cho 1 muỗng café muối vào 240ml nước và khuấy đều.
- Cho nước muối vào 5 cốc/ống nghiệm còn lạ, pha thêm nước muối với khối lượng như trên nếu cần thiết.
- Quấn 1 đầu của dây dẫn vào cây bút chì, đặt bút chì nằm trên miệng cốc, dây dẫn được treo hướng xuống dưới.
- Quan sát các mẫu thử nghiệm ít nhất 10 ngày. Ghi lại những gì quan sát được vào các bảng quan sát thí nghiệm dưới đây.
Hãy nhớ rằng, thí nghiệm quan sát càng rõ ràng thì bạn càng dễ dàng đưa ra kết luận của mình.
Theo dõi thí nghiệm
Sử dụng bảng quan sát theo phần dưới đây, hoặc theo bảng của riêng bạn, tương tự theo những bảng dưới đây dể có thể dễ dàng ghi lại những gì quan sát được.
Đảm bảo rằng các cốc được phân biệt rõ ràng. Các mẫu thử sẽ tương đối giống nhau nên hãy ghi chú rõ ràng.
Đưa ra kết luận
Một vài điều mà bạn có thế để ý đến khi quan sát thí nghiệm như sự thay đổi của đoạn dây dẫn kim loại được ngâm trong nước và trong nước muối sẽ như thế nào? Kim loại nào nhiều gỉ sét nhất? Vùng gỉ sét trên các mẫu thí nghiệm nằm tập trung hay rải rác trên mẫu thử? Hay quá trình ăn mòn diễn ra đồng đều trong suốt quá trình thí nghiệm? Dựa theo những gì bạn quan sát được, bạn sẽ đề xuất kim loại nào nào thích hợp trong chế tạo máy bay, xe đạp, ghế ngồi công viên và những thiết bị y tế?
Sau khi thu thập đủ những kết quả, bạn hãy đưa ra kết luận và xác định câu trả lời cho vấn đề của mình được nêu ra ở đầu thí nghiệm.
Nghiên cứu sâu hơn
Nếu bạn có hứng thú với thí nghiệm này và bạn muốn tìm hiểu sâu hơn, bạn có thể thử một vài ý tưởng sau đây:
- Đặt những mẫu dây dẫn trong những dung dịch khác nhau và xem điều gì sẽ xảy ra. Bạn có thể thử với giấm, nước có ga, café, trà, nước tương hay bất kỳ chất lỏng vô hại nào.
- Thử nghiệm với những kim loại khác như: titan,…
- Thử nghiệm xem kết quả có khác đi khi thực hiện trong những điều kiện khác nhau không? Thử đặt 1 phần mẫu thử trong môi trường nhiệt độ lạnh và 1 phần vào môi trường nhiệt độ nóng, kết quả thu được có khác nhau không?
Hãy thử thí nghiệm theo những gì bạn hình dung để hiểu thêm về vấn đề này. Và nhớ hãy ghi lại chính xác những gì quan sát được.
.png){kind=small}