Italiano

Arrugginimento del ferro

Scuola secondaria di primo gradoChimicaUna velocità illustrativa di ossidazione del ferro regolata dall’acqua, con una riserva di ossigeno facoltativamente finita e un modello semplificato di bilancio della massa per il Fe₂O₃ secco

Sblocca questo laboratorio con un pass

Un pass dà accesso a tutte le simulazioni del sito, compresa la modalità Presentazione per le lezioni. I materiali didattici qui sotto restano gratuiti per tutti.

Vedi i passHo già un pass

Pagamento una tantum, nessun abbonamento.

Informazioni su questo esperimento

Confronta il ferro esposto all’aria secca, immerso in acqua priva di ossigeno, in acqua a contatto con l’aria oppure in acqua salata a contatto con l’aria. Nel modello, le condizioni necessarie determinano se si forma ruggine, mentre il sale modifica la velocità stabilita. In uno spazio di testa sigillato l’ossigeno può esaurirsi, collegando il cambiamento chimico a una quantità limitata di reagente.

Obiettivi di apprendimento

  • Verifica se nel modello ristretto sono necessari sia l’acqua sia l’ossigeno.
  • Distingui una variazione della velocità di reazione da un limite stechiometrico dell’ossigeno.
  • Spiega l’aumento di massa del chiodo come incorporazione di ossigeno, non come creazione di ferro.

Come si usa

  1. 1Inizia l’esposizione in aria secca e in acqua priva di ossigeno. Confronta le variazioni di massa.
  2. 2Esponi il chiodo all’acqua e all’aria aperta, quindi confrontalo con un chiodo immerso in acqua salata nello stesso momento.
  3. 3Sigilla un piccolo spazio d’aria e lascia che il processo arrivi fino alla fine. Esamina l’ossigeno rimanente.
  4. 4Aumenta il volume dello spazio d’aria mantenendo lo stesso chiodo e confronta l’ossidazione massima possibile.

Il modello

Modello sostitutivo di calcolo dell’ossido secco
Limite di fornitura di ossigeno in un recipiente sigillato

Ipotesi

  • Il modello converte il ferro in un sostituto secco di Fe₂O₃ utilizzando 0,75 moli di O₂ per mole di Fe. La ruggine reale è una miscela variabile di ossidi idrati e ossiidrossidi. L’acqua permette la reazione nel modello, ma non viene pesata come parte dell’ossido secco.
  • La velocità prescritta è 0,025 al giorno, moltiplicata per un fattore di salinità e per la frazione relativa di ossigeno. È puramente illustrativa e non prevede la durata né la velocità di corrosione di oggetti reali.
  • Un barattolo sigillato contiene gas ideale a 298,15 K e 101,325 kPa. L’aria aperta reintegra l’ossigeno. Sono esclusi i film protettivi, il pH, il contatto galvanico, l’evaporazione e le variazioni della massa dell’acqua.

Provalo in classe

  1. Q1Perché la massa di un chiodo può aumentare mentre la massa totale di un barattolo sigillato rimane costante?
  2. Q2Perché il sale aggiunto smette di influire sulla quantità finale una volta esaurito l’ossigeno?

Domande frequenti

I giorni visualizzati predicono quanto velocemente arrugginisce un vero chiodo?

No. La legge cinetica è un modello didattico scelto. Le velocità reali dipendono dalle superfici dei materiali e dalle condizioni ambientali.

Un barattolo aperto ha una concentrazione di ossigeno illimitata?

La frazione di ossigeno rimane al valore selezionato grazie al reintegro. La quantità consumata nel tempo può superare la quantità iniziale presente nello spazio di testa.