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 Un relatore si trova spesso a dover esporre dati tecnici a un pubblico composto da persone che non conoscono l'argomento o la terminologia specifica. È possibile che l'argomento trattato sia complesso e ricco di dettagli che ne appesantiscono l'esposizione. Per presentare in modo efficace argomenti di questo tipo, seguire le indicazioni fornite da questo modello della Dale Carnegie Training®.   Considerare la quantità di tempo a disposizione e organizzare il materiale di conseguenza. Circoscrivere l’argomento da esporre. Suddividere la presentazione in sezioni specifiche. Seguire un ordine logico. Incentrare la spiegazione sull'argomento principale. Chiudere la presentazione con un riepilogo, la ripetizione dei punti chiave o una conclusione logica. Mantenere sempre l’attenzione rivolta agli spettatori, accertandosi che i dati siano chiari e le informazioni rilevanti. Mantenere un livello di argomentazione e terminologia appropriato per gli spettatori. Utilizzare supporti visivi per illustrare i punti chiave. Dimostrare interesse per gli spettatori per conquistarne l’attenzione.

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.

Questionario iniziale Ai nostri alunni sono state poste alcune domande per testare le loro conoscenze sull’argomento

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

Il ferro può essere protetto dalla corrosione? Hanno detto 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 Scegliere la formula di chiusura più adatta agli spettatori e alla presentazione: presentare un riepilogo, offrire alcune scelte, consigliare una strategia, suggerire un piano o stabilire una meta. Mantenere sempre presente lo scopo della presentazione per essere sicuri di raggiungere il proprio obiettivo.

In laboratorio: Corrosione del ferro Per rispondere alla domanda: perché il ferro si corrode? mettiamo i chiodi a contatto con varie soluzioni

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.

Chiodo in HCl

Chiodo in NaOH

Chiodo in Na2CO3

Chiodo in NaCl

Chiodo in CaCl2

Chiodo in acqua di rubinetto

Chiodo in acqua distillata

Chiodo in acqua + olio

Agli studenti è stato chiesto di descrivere: 1) l’aspetto iniziale del chiodo Grigio senza ruggine Hanno detto

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

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

Chiodo in HCl Il chiodo si è consumato Il chiodo si è polverizzato 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

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.

Chiodo in Na2CO3 Il chiodo è rimasto “integro” 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.

Chiodo in NaCl Si è formata la ruggine Il chiodo si è ossidato 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.

Chiodo in CaCl2 Il chiodo e il CaCl2 non hanno subito cambiamenti 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.

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

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

Chiodo in acqua + olio Il chiodo si è leggermente “arrugginito” Hanno detto Il chiodo si è leggermente “arrugginito” L’olio, non mescolandosi con l’acqua, ha “rallentato” il processo di ossidazione del chiodo

Presenza di ferro ossidato (Fe2+) 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

Il saggio è negativo nelle provette contenenti i chiodi immersi nelle soluzioni di NaOH, Na2CO3 , acqua (sia di rubinetto che distillata)

Tabella dei risultati ottenuti dopo una settimana pH iniziale finale formazione di ruggine aspetto del chiodo presenza di Fe2+ HCl 1 no corroso si NaOH 10 lucido Na2CO3 NaCl 6 Acqua rubinetto 7 Acqua distillata poca poco corroso Acqua + olio

Dove si è formata la ruggine? Questionario finale Dove si è formata la ruggine? Hanno detto Nella soluzione acida Nella soluzione salina Nell’acqua Dove non si è formata la ruggine? Hanno detto Nelle soluzioni basiche In presenza del disidratante In presenza di olio

COSA SUCCEDE IMMERGENDO UN CHIODO IN UNA SOLUZIONE ACIDA? Hanno detto 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

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? Hanno 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.

Come si interpretano i risultati ottenuti nella prova in cui è stato aggiunto un po’ di olio? Hanno 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

Dalle osservazioni sperimentali gli studenti hanno tratto alcune CONCLUSIONI Hanno 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

Da quali fattori dipende la corrosione del ferro? Hanno detto Dall’acqua Dall’ossigeno Dal sale Dagli acidi Come si può rallentare la corrosione del ferro? Hanno detto Evitando il contatto con l’aria Evitando il contatto con l’acqua salata Evitando il contatto con gli acidi