Formazione della ruggine PIANO ISS DIDATTICA LABORATORIALE prof

Formazione della ruggine PIANO ISS DIDATTICA LABORATORIALE prof. ssa Maria de Fazio prof. ssa Maria Concetta Giardino studenti della classe 1 a 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 Na. OH 9

Chiodo in Na 2 CO 3 10

Chiodo in Na. Cl 11

Chiodo in Ca. Cl 2 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 Na. OH: incolore 3. soluzione di Na 2 CO 3: incolore 4. soluzione di Na. Cl: incolore 5. Ca. Cl 2: 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 Na. OH Hanno detto Il chiodo è rimasto intatto, senza formazione di ruggine Il chiodo è rimasto integro Il p. H, fortemente basico della soluzione, ha “impedito” la formazione della ruggine. 20

Chiodo in Na 2 CO 3 Hanno detto Il chiodo è rimasto “integro” Non si è formata la ruggine Il colore del chiodo è rimasto grigio Il p. H basico della soluzione ha “impedito” la formazione della ruggine. 21

Chiodo in Na. Cl 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 Ca. Cl 2 Hanno detto Il chiodo e il Ca. Cl 2 non hanno subito cambiamenti Non è successo niente Il Ca. Cl 2, 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 (Fe 2+) 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 Na. Cl 27

Il saggio è negativo nelle provette contenenti i chiodi immersi nelle soluzioni di Na. OH, Na 2 CO 3 , acqua (sia di rubinetto che distillata) 28

Tabella dei risultati ottenuti dopo una settimana p. H iniziale p. H finale formazione di ruggine aspetto del chiodo presenza di Fe 2+ Acqua distillata 1 10 10 6 7 7 no no no si si poca si no no Acqua + olio 7 7 poca corroso lucido corroso poco corroso HCl Na. OH Na 2 CO 3 Na. Cl 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 Na. Cl? Hann o detto Non ci sono differenze: in entrambe le provette si è formata la ruggine Nella provetta contente Na. Cl si è formata molta ruggine rispetto a quella contenente acqua perché la presenza di sali favorisce il fenomeno della corrosione. Nella provetta contenente Na. Cl 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 Fe 2+ 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 Fe 3+ 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 Na. Cl 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