• مشکی
  • سفید
  • سبز
  • آبی
  • قرمز
  • نارنجی
  • بنفش
  • طلایی
عضویت در خبرنامه
  • تعداد بازديد :
  • 47865
  • پنج شنبه 24/10/1388
  • تاريخ :

خوردگی و زنگ زدن

زنگ زدن آهن

اهداف

درک شیوه ی انتقال الکترون در واکنش های شیمیایی در فرایندهای خوردگی و زنگ زدن و درک عوامل مؤثر بر این تغییرات.

 

وسایل لازم

مطلب علمی زنگ آهن چگونه تشکیل می شود؟   

برگه ی فعالیت خوردگی و زنگ زدن

برگه ی راهنمای معلم

 

هر گروه از دانش آموزان به وسایل زیر نیاز دارند:

  1. یک شیشه مربا
  2. سه ورقه پشم فولاد یا سیم ظرفشویی ( برای پاک کردن روغن که در فرایند تولید به آن افزوده می شود، با مایع ظرفشویی آن را بشویید. )
  3. سرکه
  4. آب
  5. روغن
  6. دماسنج

توضیح اولیه

این درس، سومین درس در مجموعه ی تبدیل انرژی، در سه قسمت می باشد.

 

زمان زیادی باید صرف کرد تا دانش آموزان تعاریف گرما، دما، سامانه (سیستم)، تبدیل، آنتروپی و موارد شبیه به آن را حفظ کنند و زمان دیگری نیز صرف آموزش این تعاریف به دانش آموزان می شود. هدف این درس تدریس اصول ترموشیمی و الکتروشیمی با کمک یک آزمایش عملی است که شامل این اصول می شود.

انرژی مفهوم مبهمی است حتی اگر اشکال مختلف آن به دقت مشخص و تعیین شده باشند. در ساده ترین سطح، دانش آموزان انرژی را به عنوان نیروی لازم برای انجام کارها یا به حرکت در آوردن اجسام تعریف می کنند.

 

مفاهیم مربوط به انرژی ممکن است از خود مفهوم انرژی مهم تر باشند. یکی از این مفاهیم، "تبدیل انرژی" است. همه اتفاقات فیزیکی شامل تبدیل انرژی از یک شکل به شکل دیگر مثلاً انرژی تابشی به الکتریکی، انرژی شیمیایی به مکانیکی و غیره است. مفهوم دیگر، "پایستگی انرژی" است. هر جا که انرژی کاهش یابد، در جا یا جاهای دیگری درست به همان میزان انرژی افزایش یافته است. مطلب دیگر این است که هر جا تبدیل انرژی انجام شود، مقداری از آن به گرما تبدیل می شود و پیش از آن که بتوان از آن به طور مفید استفاده کرد، در محیط اطراف پخش می شود.

 

نخستین نکته این است که برای انجام هر اتفاقی به انرژی نیاز است. این مفهوم باید دانش آموزان را تحریک کند تا این پرسش را مطرح کنند که انرژی از کجا می آید و بعد از انجام کار کجا می رود؟ یافتن پاسخ این که انرژی از کجا می آید ساده تر از پاسخ آن است که انرژی کجا می رود. زیرا برخی اجسام اطراف ما به صورت تابش یا حرکت تصادفی مولکولی انرژی را انتشار می دهند یعنی پس از انجام کار، انرژی به صورت نامحسوسی به محیط منتقل می شود و ما نمی فهمیم به کجا رفت. وقتی تغییر شیمیایی اتفاق می افتد انرژی جذب یا آزاد می شود و برای شروع هر واکنشی نیاز به انرژی است.

 

طرح درس

ایجاد انگیزه:

مطلب علمی " زنگ آهن چگونه تشکیل می شود؟ "  را در اختیار دانش آموزان قرار دهید تا بخش شیوه کار باتری ها را مطالعه کنند. پس از مشاهده آن مطلب از دانش آموزان بخواهید پرسش های زیر را پاسخ دهند. پس از آن، در مورد پاسخ ها در کلاس بحث کنید.

  1. واکنش شیمیایی چیست؟
  2. آند، کاتد و الکترولیت را تعریف کنید.
  3. آیا می توانید نمونه هایی از اجسام در اطراف خود بیابید که اگر در زیر باران قرار گیرند، زنگ زده و یا خورده می شوند؟
  4. نام شیمیایی زنگ آهن چیست؟
  5. آیا فلزات دیگر نیز زنگ می زنند یا اکسید می شوند؟

به دانش آموزان بگویید برای نشان دادن گرمازا یا گرماگیر بودن واکنش زنگ زدن آزمایشی انجام دهند.

برگه ی فعالیت خوردگی و زنگ زدن را در کلاس بخوانید. به پرسش هایی که در مورد این فعالیت برای دانش آموزان ایجاد می شود، پاسخ دهید. کلاس را به گروه های چند نفره تقسیم کنید و وسایل مورد نیاز را در اختیار هر گروه قرار دهید.

 

 

برگه ی فعالیت خوردگی و زنگ زدن

 

به پرسش های موجود در برگه ی فعالیت خوردگی و زنگ زدن پاسخ دهید. پاسخ های پیشنهادی، در برگه ی راهنمای معلم درج شده است:

 

- سیم های ظرف شویی موجود در بازار را در هنگام تولید چرب می کنند. چرا؟ برای محافظت از آن ها در برابر زنگ زدن 

  • - پیش از شروع آزمایش از دانش آموزان خواسته می شود تا سیم ظرف شویی را با مایع ظرفشویی بشویند. به نظر شما اگر این کار را انجام ندهیم چه اتفاقی می فتد؟ برای جلوگیری از زنگ زدن سیم های ظرف شویی در هنگام تولید، آن ها را چرب می کنند، پس اگر چربی آن ها را نشویید،  واکنش زنگ زدن اتفاق نمی افتد.

 

ارزشیابی

با کمک پاسخ هایی که دانش آموزان در برگه های فعالیت خود نوشته اند، درک دانش آموزان را ارزیابی کنید. برای مرور درس می توان از پرسش های زیر نیز کمک گرفت.

 

  1. - نام شیمیایی فرایند زنگ زدن چیست؟ ( اکسایش )
  2. - وقتی آهن زنگ می زند با چه ماده ای واکنش می دهد؟ ( آهن با اکسیژن هوا واکنش می دهد و الکترولیت الکترون ها را میان آهن و اکسیژن مبادله می کند. )

  3.  

    - چرا بعضی از اشیای آهنی زنگ می زنند اما برخی دیگر نمی زنند؟ ( هر چه مقدار آهن در یک جسم بیشتر باشد، وقتی آن جسم در مجاورت اکسیژن هوا قرار می گیرد سریع تر زنگ می زند. بعضی از اشیای آهنی در واقع نوعی آلیاژند که مخلوطی از فلزات مختلف و موادی اند که مانع زنگ زدن آهن می شوند یا سرعت زنگ زدن آن را خیلی کند می کنند. برای مثال آهن در آلیاژی با عناصر دیگر مانند کروم و کربن ماده مقاومی به نام فولاد تولید می کند که خورده نمی شود. مانند بعضی از ظروف آشپزخانه )

  4.  

    - آیا می توان زنگ آهن را دوباره به آهن تبدیل کرد؟ ( بله. با صرف انرژی و حذف اکسیژن از زنگ. پس از حذف کامل اکسیژن، ماده ای که باقی می ماند آهن خالص است. فرایندی که ذکر شد برای تبدیل سنگ آهن به آهن خالص استفاده می شود. )

  5.  

    - چرا وقتی اشیای فلزی را برای مدت طولانی در آب نگه می داریم، فرایند زنگ زدن خیلی طول می کشد؟ ( اشیای آهنی چه در مجاورت آب و چه در مجاورت هوا به سرعت زنگ می زنند. ولی آلیاژهای آهن با فلزات دیگر به سرعت زنگ نمی زنند؛ زیرا آهن نمی تواند در این آلیاژها به آسانی اکسید شود. )

  6.  

    - چرا اشیایی که در زندگی روزمره و در اطراف ما زنگ می زنند گرم نمی شوند؟ ( در سیم ظرفشویی، سطح به نسبت بزرگی با آب یا سرکه در تماس است و به همین دلیل واکنش زنگ زدن سریع پیش می رود. بیشتر اشیای آهنی در اطراف ما، مانند ماشین ها، بیل و ... سطح تماس کوچک تری دارند و واکنش زنگ زدن در آن ها سریع انجام نمی شود به همین دلیل گرمای تولید شده را ما احساس نمی کنیم. علاوه بر این در این آزمایش شیشه مربا، سیم ظرفشویی را از محیط اطراف مانند هوا منزوی نگه داشت و با این کار توانستیم گرمای آن را پیش از این که سرد شود احساس کنیم. )

  7.  

    - چگونه در فرایند زنگ زدن گرما تولید می شود؟ ( تغییر در انرژی پیوندهای شیمیایی در اکسایش آهن موجب تولید مقداری انرژی از واکنش دهنده ها می شود و این انرژی اضافی در محیط پخش شده و به صورت گرما احساس می شود. )

مترجم: راضیه کریمی

 

UserName