Ferrugem e o oxigênio

A ferrugem e o oxigênio

A água, no primeiro momento, não entra nos copos por causa da pressão atmosférica. Ou seja, o ar dentro do copo impede que a água entre. Outras forças que ajudam a evitar que a água entre no copo são: a força de adesão da água que faz com que ela grude no vidro do copo e a tensão superficial, que é uma espécie de camada elástica que existe na superfície da água.
    

Resumidamente, a água entra no copo porque a palha de aço enferruja. A ferrugem, para acontecer, consome o oxigênio que está dentro do copo. Como o copo fica com menos oxigênio do lado de dentro a pressão atmosférica fica mais forte do lado de fora do copo, então para compensar essa diferença a água entra no copo.

A ferrugem é o resultado da oxidação do ferro. Este metal em contato com o oxigênio presente na água e no ar se oxida e desta reação surge a ferrugem que deteriora pouco a pouco o material original.

Na formação da ferrugem, ocorre a oxidação do ferro e redução do oxigênio. A soma das duas equações leva à equação geral da formação da ferrugem:

Fe_(s) → Fe²⁺ + 2e^-  (oxidação do ferro)

O₂ + 2H₂O + 4e^- → 4OH^-  (redução do oxigênio)

2Fe + O₂ + 2H₂O → 2Fe(OH)₂  (equação geral da formação da ferrugem)

    
Geralmente o Fe(OH)₂ (hidróxido de ferro II) é oxidado a Fe(OH)₃ (hidróxido de ferro III), que é muitas vezes representado por Fe₂O₃ . 3H₂O. Em regiões litorâneas ocorre a ferrugem com maior frequência devido a alta concentração de vapor d'água e oxigênio (um objeto de ferro submerso em água tende a se oxidar (enferrujar) menos que um objeto em contato constante com vapor d'água). Fonte: Wikipedia.

A ferrugem e o oxigênio

Essa experiência demora aproximadamente 24 horas para mostrar algum resultado.
    

Se quiser fazer a experiência de forma mais rápida:

1) molhe a palha de aço e deixe-a exposta ao tempo até começar enferrujar (4 a 6 horas);

2) coloque a palha de aço dentro de um copo, vire o copo sobre um prato e despeje a água;

3) como o processo de oxidação já está adiantado ele vai consumir o oxigênio dentro do copo mais rapidamente. Vai demorar de 2 a 4 horas para ver o resultado.
    

Outra opção é molhar a palha de aço com água salgada. O sal acelera o processo de ferrugem.

Verifique se a boca do copo não está torta ou quebrada. É importante que a boca do copo fique totalmente em contato com o prato para evitar que a água entre dentro dele quando for despejada sobre o prato. A água só deve entrar no copo depois que o oxigênio começar a ser consumido pelo processo de oxidação do ferro.
    

Use prato grande e raso. Se o prato tiver uma leve curvatura a água vai entrar no copo quando for despejada no prato.
     
certo                                                        errado

Se for fazer a experiência com 2 copos, um com a palha de aço molhada e a outra seca, você precisa tomar cuidado com alguns detalhes:

1) enxugue bem o copo onde vai ficar a palha de aço seca, qualquer umidade no copo vai oxidar a palha de aço;
    

2) é normal a palha de aço soltar fragmentos bem pequenos. Verifique se não caíram pedaços da palha de aço sobre o prato. Uma pequena quantidade de pó de ferro é suficiente para oxidar e consumir oxigênio.
    

A ferrugem e o oxigênio

Pais
As reações químicas são uma ótima maneira de despertar a curiosidade de uma criança. Esta experiência envolvendo uma reação química é bastante simples e pode ser realizada em casa sem problemas.

Sempre que possível faça uma experiência junto com seu(s) filho(s). A experiência científica é pura mágica para os olhos de uma criança, aproveite a oportunidade e explique “por que” e “como” essas coisas acontecem. Tenha certeza que isso vai ajudar a desenvolver a autoestima, a curiosidade e criatividade da criança.

Em 1968, os pesquisadores George Land e Beth Jarman realizaram uma reveladora pesquisa sobre criatividade com um grupo de 1.600 jovens nos EUA com base em testes usados pela NASA para seleção de cientistas e engenheiros.

Resultado

Professores
Essa experiência pode ser usada para ilustrar uma aula de:
Química/Ciências – quando falar sobre metais, ligas metálicas, tipos de metais, pressão atmosférica, composição e forças da água, reações químicas, etc.

Perguntas para pesquisa dos alunos

1) O que pode ser feito para evitar que o ferro enferruje?

2) O ferro dentro da água enferruja mais rápido ou mais lentamente? Porque?

3) Como se forma a ferrugem?

4) Metais nobre enferrujam? Quais são os metais nobres?