Untuk menerangkan kakisan daripada bukti, bandingkan tabung yang hanya berbeza dalam satu keadaan. Besi berkarat hanya apabila kedua-dua oksigen dan air hadir, dan tabung yang kekurangan salah satunya menunjukkannya.
Pelajaran ini menyusuli mengaitkan pengekstrakan dengan kereaktifan dan menggunakan idea yang sama: logam reaktif berubah kembali ke arah sebatiannya.
Apakah pengaratan, dan apa yang diperlukannya?
Pengaratan (rusting) ialah kakisan besi dan keluli. Besi bertindak balas dengan oksigen dan air untuk membentuk besi(III) oksida terhidrat, iaitu karat. Dalam bentuk perkataan: besi + oksigen + air → besi(III) oksida terhidrat.
Penyiasatan menggunakan satu set tabung. Satu keadaan diubah dan yang lain dikekalkan sama.
Tabung dengan oksigen dan air ialah ujian. Yang lain ialah kawalan yang masing-masing menyingkirkan satu keadaan.
Penyiasatan di bawah ialah data untuk penaakulan. Versi sebenar dijalankan di bilik darjah di bawah penyeliaan guru, mengikut peraturan keselamatan sekolah.
Cara membaca bukti, langkah demi langkah
- Senaraikan apa yang ada dalam setiap tabung: oksigen (udara), air, dan tambahan seperti garam.
- Catat keputusan dalam setiap tabung: tiada karat, sedikit karat, banyak.
- Cari tabung dengan semua keadaan dan semak ia berkarat.
- Bandingkan setiap kawalan dengannya. Singkirkan satu keadaan dan lihat sama ada pengaratan berhenti.
- Nyatakan kesimpulan yang mengaitkan keadaan dengan keputusan, dengan menyebut nama tabung.
Contoh berlangkah
Keputusan ini direka untuk latihan. Sebatang paku besi diletakkan dalam setiap tabung untuk tempoh yang sama.
| Tabung | Keadaan | Keputusan |
|---|---|---|
| A | air paip, udara di atas air | berkarat |
| B | air yang dididihkan (udara dikeluarkan), lapisan minyak di atas | tiada karat |
| C | udara kering, bahan pengering dalam tabung | tiada karat |
| D | larutan garam, udara di atas air | lebih banyak karat daripada A |
Langkah 1, tabung A: air dan oksigen kedua-duanya hadir, dan paku berkarat.
Langkah 2, tabung B: air hadir tetapi oksigen terlarut telah dikeluarkan dan minyak menghalang udara segar masuk. Tiada karat, jadi oksigen diperlukan.
Langkah 3, tabung C: oksigen hadir tetapi air tiada. Tiada karat, jadi air diperlukan.
Langkah 4, tabung D: keadaan sama dengan A ditambah garam terlarut memberi lebih banyak karat, jadi garam meningkatkan kadar.
Jawapan: pengaratan memerlukan oksigen dan air, dan garam terlarut mempercepatkannya.
Kesilapan yang perlu diawasi
Kesilapan lazim ialah membuat kesimpulan daripada satu tabung sahaja.
Kesimpulan yang salah: “Paku A berkarat dalam air, jadi air menyebabkan karat.”
Pelajar mengabaikan bahawa udara juga hadir. Tabung A tidak boleh menunjukkan keadaan mana yang penting.
Pembetulannya ialah menggunakan kawalan. B mengekalkan air dan menyingkirkan oksigen, dan C mengekalkan oksigen dan menyingkirkan air. Hanya perbandingan antara tabung yang boleh menunjukkan bahawa kedua-dua keadaan diperlukan.
Bagaimana pengaratan dicegah?
Penghalang seperti cat, minyak atau plastik menghalang oksigen dan air daripada besi. Jika penghalang tercalar, pengaratan boleh bermula pada titik itu.
Perlindungan korban menggunakan logam yang lebih reaktif. Zink pada besi bertindak balas menggantikan besi, jadi besi kekal dilindungi walaupun zink tercalar. Salutan logam kurang reaktif, seperti timah, melindungi hanya selagi lapisan itu utuh.
Semak sendiri
1. Dalam jadual di atas, tabung mana bersama-sama menunjukkan oksigen diperlukan?
Lihat jawapan
Tabung A dan B. Kedua-duanya ada air, dan hanya A ada oksigen. A berkarat dan B tidak, jadi oksigen diperlukan.
2. Sebuah jambatan keluli dicat dan kemudian tercalar hingga ke logam. Terangkan mengapa karat boleh bermula pada calar itu.
Lihat jawapan
Cat ialah penghalang yang menghalang oksigen dan air daripada keluli. Calar mendedahkan besi kepada kedua-duanya, jadi pengaratan boleh bermula di situ.
3. Kepingan besi tergalvani (bersalut zink) tercalar. Mengapa besi itu masih tidak berkarat dengan cepat?
Lihat jawapan
Zink lebih reaktif daripada besi, jadi ia terkakis menggantikan besi. Ini perlindungan korban, dan ia berfungsi selagi zink bersentuhan dengan besi.
Ke mana selepas ini
Pelajaran seterusnya beralih daripada melindungi logam kepada mengubahnya: membandingkan aloi dengan logam tulen. Jika idea air dan udara di sini menarik minat anda, kimia air, udara dan alam sekitar menyambungnya, dan set latihan logam dan kereaktifan mengujinya.
Jika anda menulis fakta yang betul tetapi tidak membandingkan tabung, guru dalam tuisyen Kimia dalam talian satu dengan satu boleh membaca ayat kesimpulan anda dan menunjukkan di mana bukti patut muncul.