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A ferrugem é um tópico amplo de discussão em aulas de ciências em todos as séries. Enquanto professores do ensino fundamental apresentam o metal enferrujado como um simples exemplo de reação química, os docentes do ensino médio apontam para a ferrugem em explicações de oxidação e reações de redução. Alunos são capazes de realizar experimentos sobre a ferrugem em pregos de ferro para tarefas de pesquisa ou projetos para feiras de ciências.
Observando a corrosão
Os alunos de níveis intermediários que preparam suas tarefas com antecedência podem determinar quais líquidos causam a formação de ferrugem mais rápido em pregos de ferro submersos em certas soluções. Pegue seis béqueres ou copos de vidro, adicione 1 copo de água ao primeiro, 1 copo de água salgada ao segundo, 1 copo de refrigerante de limão ao terceiro, 1 copo de líquido de picles no quarto, 1 copo de suco de laranja no quinto e 1 copo de vinagre branco no último. Tente formar uma hipótese sobre qual líquido fará com que o prego enferruje primeiro. Mergulhe um prego de ferro em cada recipiente e os deixe em um lugar onde não ninguém mexa neles. Observe os pregos diariamente para verificar a formação de ferrugem. Os pregos na água devem enferrujar dentro de três semanas e o vinagre deve demorar uma semana a mais. Os sucos e o refrigerante não causarão a formação de ferrugem nos pregos. Determine o nível do pH de cada líquido para concluir se há uma correlação entre a corrosividade do líquido e sua capacidade de formar a ferrugem.
Oxidação acelerada
Um dessecador é um armário de dois níveis que mantém seus conteúdos em uma atmosfera completamente seca. As amostras são colocadas em uma camada de gaze de metal e um agente de secagem, como o gel de sílica é armazenado no nível base. Compre um pequeno dessecador online ou em uma loja de suprimentos hospitalares. Coloque três pregos de ferro limpos na camada da gaze de metal dentro do dessecador e deixe 10 g de cristais de cloreto de cálcio na parte inferior do aparelho. Ponha três pregos imersos em água antes de pendurá-los do lado de fora do dessecador ,usando um arame para anexá-los à maçaneta da porta do dessecador. Observe e registre os dados durante uma semana. Enquanto os pregos externos devem sofre a formação de ferrugem, os do lado de dentro permanecerão limpos. Os alunos devem perceber pelos resultados que a umidade é um elemento chave na formação da ferrugem e deve estar presente no ar ao redor do ferro para que a oxidação ocorra.
Mudanças na temperatura
Crie uma hipótese sobre se as temperaturas fria ou quente do ar afetam a velocidade da formação de ferrugem nos pregos de ferro. Junte nove pregos e três béqueres do mesmo tamanho. Coloque três pregos em cada um dos recipientes cheios de água. Ponha três pregos em um recipiente cheio de cubos de gelo. Por fim, coloque os três pregos restantes em um recipiente cheio de água da torneira e o coloque embaixo de uma lâmpada de aquecimento. Deixe todos os béqueres descobertos em uma área pouco movimentada e os observe diariamente por uma semana. Deve-se adicionar gelo ao segundo recipiente frequentemente para manter um ambiente frio durante todo o experimento. O oxigênio, componente primário na formação de ferrugem, combina com os outros elementos; inclusive o ferro, de maneira mais rápida em temperaturas mais quentes. Portanto, o prego sob a lâmpada de aquecimento deve enferrujar primeiro. Já os pregos no gelo serão os últimos a ter ferrugem em suas superfícies.
Densidade da ferrugem
Experimentos de densidade são versáteis para se adequarem à maioria das idades. Os alunos devem criar um hipótese sobre como a reação de oxidação que produz a ferrugem em pregos afeta a densidade dos itens. Compre 1 kg de pregos de ferro, separados em grupos de 500 g. Certifique-se de que a massa e volume de cada grupo seja equivalente. Deixe um grupo dentro da sala para que a ferrugem não se forme. Permita que o segundo grupo enferruje naturalmente do lado de fora ou acelere o processo, usando uma técnica dos experimentos anteriores. Quando a oxidação estiver completa, calcule a massa e volume do segundo grupo para determinar se qualquer mudança na densidade ocorre durante a oxidação. A ferrugem é menos densa que o ferro, mas um grama de ferro produzirá mais de 1 g de ferrugem. Portanto, os alunos devem perceber um ganho de peso e, dessa forma, um aumento na densidade no conjunto de pregos enferrujados.