对于我们在日常生活中经常使用过的铁制品,无论是铁锅、铁勺子,还是在汽车自行车上的铁质部分,都被一个非常严重的问题困扰着:有时,只要稍微一不注意,这些铁制品的表面就会产生一种红棕色的锈迹,对物品的正常使用产生了比较大的影响。当然,我们一般称,这种将铁制品长久并没有使用后可能产生的现象叫做生锈。
显而易见,除了某些及个例艺术品,我们并不希望铁质器具生锈,所以如何让我们使用的器具不生锈成为了长久以来人们探索的对象。在这个问题的解决场,一部分的人们决定放弃单纯的使用铁这种金属制造日常生活用品,而是利用金属之间的融合,制造出比较难生锈的合金。另一部分人则决定单纯从生锈这个角度出发,希望找到能够避免让铁生锈的方法,既然要找到避免让铁生锈的方法,得知为何铁会生锈自然极其重要。
首先,让我们从生活的实际经验出发:平常都得是处于什么环境中的铁制品容易生锈呢?一般来说,应该都是哪些暴露于室外的废弃器具吧,那么室外相对于室内有何独特之点呢?没错,是降雨。所以,我们能否将铁生锈与降雨,也就是水关系到一起,做出第一个猜想:铁生锈需要在有水的环境下进行。进而设计实验验证:
实验一:准备两个大小,体积,质量都相同的铁制品,并准备一个装满水的密封瓶子,将两个铁制品一个放入装满水的密封瓶子中,一个放在正常的室内环境,静置数天观察现象。
实验结果:装满水的密封瓶子当中的铁制品很快生锈,但是模拟空气成分瓶中铁丝一直没有生锈(如果再放置足够久后产生轻微的锈迹,由于无法做到百分之百的密封以及瓶中没有任何水分,可以认为是实验误差产生的结果),得出结论,铁生锈需要有水的参与。(目前我做的实验并没有出现明显结果,可能还需要等待一些时间,出现现象会进行更新)
但,难道铁只要与水接触就能够生锈吗?在装满水的瓶子中真的只有水吗?显然并没有,因为水会与气体融合,而经过化验可知,铁锈实际上是氧化铁,所以有没有可能,在铁生锈的实验当中水只是某种催化剂,真正让铁能够生锈的还是得益于水中的气体,特别是氧气呢?让我们用另一个实验进行验证:
实验二:同样准备两个大小体积质量都相同的铁制品,并准备两个装满水的密封瓶子,但是其中一个瓶子中应该用化学手段去除其中参杂着的氧气,随后静置观察。
实验结果:装有参杂氧气的水的瓶子中铁丝正常生锈,但是仅仅装有水的瓶子中铁丝并没有生锈。由此得出第二个结论,氧气是使水生锈的基础。(此实验为思想实验,人在老家,可获取资源有限,有条件时也会考虑进行补做。)
所以最终我们得知,铁只会在有氧气同时有水的环境下生锈,我们也可以根据这两个结论制定防止让铁生锈的方法。第一,我们能够通过干燥剂等等手段抽离环境中的水。第二,我们能够在铁表面镀膜,使其无法与空气正常接触,也就进而无法与氧气接触产生反应(当然这也同时隔绝了水)第三:我们可以将需要储存的铁制品运送到无氧环境中,所以星际飞船运用铁制品想来起码还是在稳定性方面是不用太过疑虑的。
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