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