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Formazione della ruggine

PIANO ISSDIDATTICA LABORATORIALE

prof.ssa Maria de Fazioprof.ssa Maria Concetta Giardinostudenti della classe 1a A ITIS “Fermi” Francavilla Fontana

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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.

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Questionario iniziale

Ai nostri alunni sono state poste alcune domande per testare le loro

conoscenze sull’argomento

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Cos’è la corrosione?

È una trasformazione chimica che avviene sul ferro con il passare del tempoÈ il deterioramento di un materiale a causa della ruggineSi ha quando un oggetto si consuma a contatto con l’ossigenoÈ un fenomeno naturale che avviene in quasi tutti i metalliÈ la ruggine che si forma nel ferro quando è a contatto con l’acquaÈ l’ossidazione del ferro causata dagli agenti atmosferici come la pioggiaÈ una trasformazione chimica a causa dell’ossigeno

Hanno detto

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Il ferro può essere protetto dalla 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

Hanno detto

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In laboratorio:Corrosione del ferro

Per rispondere alla domanda: perché il ferro si corrode? mettiamo i chiodi a contatto con varie soluzioni

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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.

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Chiodo in HCl

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Chiodo in NaOH

10

Chiodo in Na2CO3

11

Chiodo in NaCl

12

Chiodo in CaCl2

13

Chiodo in acqua di rubinetto

14

Chiodo in acqua distillata

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Chiodo in acqua + olio

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Agli studenti è stato chiesto di descrivere:

1) l’aspetto iniziale del chiodo

Grigio senza ruggine

Hanno detto

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2) l’aspetto iniziale delle soluzioni

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

Hanno detto

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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

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Chiodo in HCl

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

Hanno detto

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Chiodo in NaOH

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.

Hanno detto

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Chiodo in Na2CO3

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.

Hanno detto

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Chiodo in NaCl

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.

Hanno detto

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Chiodo in CaCl2

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.

Hanno detto

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Chiodo in acqua di rubinetto

Il chiodo si è arrugginito

Il chiodo si è ossidato

Il chiodo si è arrugginito lasciando la ruggine sul fondo della provetta

Hanno detto

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Chiodo in acqua distillata

Il chiodo si è arrugginito

Il chiodo si è ossidato

Il chiodo si è arrugginito meno rispetto al chiodo immerso nell’acqua di rubinetto

Hanno detto

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Chiodo in acqua + olio

Il chiodo si è leggermente “arrugginito”

L’olio, non mescolandosi con l’acqua, ha “rallentato” il processo di ossidazione del chiodo

Hanno detto

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Presenza di ferro ossidato (Fe2+)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

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Il saggio è negativo nelle provette contenenti i chiodi immersi nelle soluzioni di NaOH, Na2CO3 , acqua (sia di rubinetto che distillata)

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Tabella dei risultati ottenuti dopo una settimana

pH

iniziale

pH

finale

formazione di ruggine

aspetto del chiodo

presenza di Fe2+

HCl 1 1 no corroso siNaOH 10 10 no lucido noNa2CO3 10 10 no lucido noNaCl 6 6 si corroso siAcqua rubinetto 7 7 si corroso noAcqua distillata 7 7 poca poco

corrosono

Acqua + olio 7 7 poca poco corroso

no

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Dove si è formata la ruggine?Nella soluzione acida

Nella soluzione salina

Nell’acqua

Dove non si è formata la ruggine?

Nelle soluzioni basiche

In presenza del disidratante

In presenza di olio

Questionario finale

Hanno

detto

Hanno

detto

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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

COSA SUCCEDE IMMERGENDO UN CHIODO IN UNA SOLUZIONE ACIDA?

Hanno

detto

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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?

Non ci sono differenze: in entrambe le provette si è formata la ruggineNella 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.

Hanno

detto

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Come si interpretano i risultati ottenuti nella prova in cui è stato aggiunto un po’

di olio?

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

Hanno

detto

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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 ferroIn 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’atmosferaLa presenza di NaCl accelera i processi corrosivi del metallo

Dalle osservazioni sperimentali gli studenti hanno tratto alcune

CONCLUSIONIHann

o detto

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Da quali fattori dipende la corrosione del ferro?

Dall’acquaDall’ossigenoDal saleDagli acidi

Come si può rallentare la corrosione del ferro?

Evitando il contatto con l’aria

Evitando il contatto con l’acqua salata

Evitando il contatto con gli acidi

Hanno

detto

Hanno

detto