重點在於“向小朋友解釋”,所以預先說一下,關於原理的部分,一定會有不嚴謹的地方。
生鏽的問題,其實小孩子很容易便會注意到,就我而言,小時候至少注意到鐵、鋁和銅會生鏽,而且鏽的顏色還不同,相信大多數人也都有類似的經歷。
所以,對於跟小孩子解釋這個事,我的態度是——做實驗。
不需要投入特別大的精力,但是對孩子世界觀的建立,絕對是大有好處。
以我們現在多數家庭的條件,分別找到鋁、鐵、銅、銀、金這五種金屬,應該不是特別困難。(發現我還是低估了很多人對於現實的認知,一串銀項鍊一百多塊,一顆金戒指一千多塊,這都是我去年買了送禮的行情,這個價位真的算很困難嗎?而且直到最後一個實驗會讓銀器變黑以外,其他實驗都毫無影響。)
1、當把它們暴露在空氣中時,只有鐵比較容易產生變化,一般來說,只要不是太乾燥的條件,幾天後,鐵的表面就會產生鏽跡,通常是棕紅色或者棕褐色。
如果相對潮溼,那麼時間久了以後,銅的表面也會出現藍綠色鏽跡,不過這個不強求,看到鐵鏽了我們就可以進入下一步了。
2、每天在各金屬表面滴一點水,然後再觀察,這麼處理的話,銅生鏽的可能性就已經很高了。
3、鋁製器皿現在相對少了,過去所謂的“鋼精鍋”,還有分幣,材質都是以鋁為主。鋁製器皿生鏽的問題怎麼看呢?拿鋼絲球擦拭表面,然後觀察。可以比較明顯地看到,新出現的擦痕是很亮的,但是過不多久之後,就暗淡了。
4、用醋直接浸泡不同的金屬,然後取出之後再觀察。
5、如果捨得的話,用雞蛋清和銀與金接觸。
好了,實驗到此為止。
透過這些實驗,我們得到些什麼結果呢?
1、鐵的確是非常容易生鏽,不同的金屬擺出來,就屬它最容易生鏽。也就是說,證明孩子觀察到的現象沒有錯。
2、其他金屬也會有生鏽的情況,比如銅,在潮溼的條件下便會產生藍綠色的鏽跡。並且,鋁也是會生鏽的,只不過,鋁鏽的色澤偏白,不容易看出來罷了。
結論:生鏽是很多金屬都會出現的特徵,鐵只是最容易被看出來。
由此,我們可以和小朋友一同追問下一個問題,金屬為什麼會生鏽?
是因為和氧氣接觸。這一點對於普通家庭來說,不太容易用實驗驗證,但是可以啟發式地和小朋友探討一下空氣,讓孩子明白空氣不是“空”的,是有物質存在的,可以輔助用氣球等道具演示。不過已經上小學的小朋友,應該已經知道空氣了。
總之,空氣中有一種物質(氧氣),它和金屬表面“結合”了,於是就有了鏽。
但是,必須要跟孩子說,這個過程很複雜,因為你看銅鏽的生長過程,需要有水的存在(原理:銅鏽實際是鹼式碳酸銅,生成時需要同時有二氧化碳與水的存在,而水蒸氣的分壓太小,所以生鏽過程十分緩慢,滴一點水可以促進這一過程);或者你再看鋁的生鏽過程,雖然暴露出來之後會容易生鏽,但是平時看不出什麼變化(原理:鋁的氧化膜具有保護作用,可以防止進一步生鏽)。
到了這一步,其實就已經回答問題了,金屬生鏽就是和空氣中的物質(氧氣、水蒸氣、二氧化碳)發生反應,其中最核心的過程是氧化。
考慮到孩子的求知慾,我們還應該接著循循善誘。
所以,我們需要再追問一句,金屬為什麼會和這些物質結合呢?
我們用醋(最好是白醋)來試試。
鋁的氧化膜會和醋發生反應,然後可以觀察到氣泡,取出之後還會繼續腐蝕(所以過去用分幣的時候,經常有一些分幣鏽得什麼都看不清,只能根據大小確定面值,主要原因就是接觸酸了);
鐵放到醋裡,其實看不太出來什麼變化,但是長時間泡在醋裡,鐵鏽會變淡,然後也能看到鐵的表面有很輕微的腐蝕;
銅放在醋裡,也是長時間浸泡,銅鏽會消失,但是銅的表面不會出現變化,實際上,用醋是可以清洗銅器的,不太嚴格的時候,可以使用這一方法。
為什麼不同金屬會出現差別呢?
經歷過九年義務教育的人,對此不會很陌生,所以我相信原理其實不用多說,但是,透過這個過程,可以跟孩子聊聊金屬表面的原子,它們生鏽了是什麼狀態,以及生鏽了之後和酸又發生了什麼反應。
(超進階部分)
講到這兒,不難發現,銀和金一直都被冷落了。
結合前面已經瞭解的資訊,我們可以和孩子分享一個知識,有些金屬天生就是不容易生鏽的,因為空氣中的物質基本上不會和金、銀這樣的金屬“結合”。
但是,這不代表換一個環境,它們還不會生鏽,比如銀和雞蛋接觸,因為雞蛋裡含硫,所以很容易就變黑了,趁此,還可以繼續談一談銀針試毒的道理(如果自己心裡很清楚的話)。
不管怎麼折騰,黃金都不會變,所以才有了真金不怕火煉的諺語。
如此,透過“鐵生鏽”這麼一個簡單的現象,其實可以拓展出很多相關的小知識,也可以培養小朋友的動手與思考能力。其實,告訴孩子“鐵和氧氣反應所以生鏽”,這個道理本身並不複雜,起碼對上小學的孩子來說並不是很難接受,但是如何思辨,自己去發現這個過程,以及生鏽的影響因素,這才是最重要的。
重點在於“向小朋友解釋”,所以預先說一下,關於原理的部分,一定會有不嚴謹的地方。
生鏽的問題,其實小孩子很容易便會注意到,就我而言,小時候至少注意到鐵、鋁和銅會生鏽,而且鏽的顏色還不同,相信大多數人也都有類似的經歷。
所以,對於跟小孩子解釋這個事,我的態度是——做實驗。
不需要投入特別大的精力,但是對孩子世界觀的建立,絕對是大有好處。
以我們現在多數家庭的條件,分別找到鋁、鐵、銅、銀、金這五種金屬,應該不是特別困難。(發現我還是低估了很多人對於現實的認知,一串銀項鍊一百多塊,一顆金戒指一千多塊,這都是我去年買了送禮的行情,這個價位真的算很困難嗎?而且直到最後一個實驗會讓銀器變黑以外,其他實驗都毫無影響。)
1、當把它們暴露在空氣中時,只有鐵比較容易產生變化,一般來說,只要不是太乾燥的條件,幾天後,鐵的表面就會產生鏽跡,通常是棕紅色或者棕褐色。
如果相對潮溼,那麼時間久了以後,銅的表面也會出現藍綠色鏽跡,不過這個不強求,看到鐵鏽了我們就可以進入下一步了。
2、每天在各金屬表面滴一點水,然後再觀察,這麼處理的話,銅生鏽的可能性就已經很高了。
3、鋁製器皿現在相對少了,過去所謂的“鋼精鍋”,還有分幣,材質都是以鋁為主。鋁製器皿生鏽的問題怎麼看呢?拿鋼絲球擦拭表面,然後觀察。可以比較明顯地看到,新出現的擦痕是很亮的,但是過不多久之後,就暗淡了。
4、用醋直接浸泡不同的金屬,然後取出之後再觀察。
5、如果捨得的話,用雞蛋清和銀與金接觸。
好了,實驗到此為止。
透過這些實驗,我們得到些什麼結果呢?
1、鐵的確是非常容易生鏽,不同的金屬擺出來,就屬它最容易生鏽。也就是說,證明孩子觀察到的現象沒有錯。
2、其他金屬也會有生鏽的情況,比如銅,在潮溼的條件下便會產生藍綠色的鏽跡。並且,鋁也是會生鏽的,只不過,鋁鏽的色澤偏白,不容易看出來罷了。
結論:生鏽是很多金屬都會出現的特徵,鐵只是最容易被看出來。
由此,我們可以和小朋友一同追問下一個問題,金屬為什麼會生鏽?
是因為和氧氣接觸。這一點對於普通家庭來說,不太容易用實驗驗證,但是可以啟發式地和小朋友探討一下空氣,讓孩子明白空氣不是“空”的,是有物質存在的,可以輔助用氣球等道具演示。不過已經上小學的小朋友,應該已經知道空氣了。
總之,空氣中有一種物質(氧氣),它和金屬表面“結合”了,於是就有了鏽。
但是,必須要跟孩子說,這個過程很複雜,因為你看銅鏽的生長過程,需要有水的存在(原理:銅鏽實際是鹼式碳酸銅,生成時需要同時有二氧化碳與水的存在,而水蒸氣的分壓太小,所以生鏽過程十分緩慢,滴一點水可以促進這一過程);或者你再看鋁的生鏽過程,雖然暴露出來之後會容易生鏽,但是平時看不出什麼變化(原理:鋁的氧化膜具有保護作用,可以防止進一步生鏽)。
到了這一步,其實就已經回答問題了,金屬生鏽就是和空氣中的物質(氧氣、水蒸氣、二氧化碳)發生反應,其中最核心的過程是氧化。
考慮到孩子的求知慾,我們還應該接著循循善誘。
所以,我們需要再追問一句,金屬為什麼會和這些物質結合呢?
我們用醋(最好是白醋)來試試。
鋁的氧化膜會和醋發生反應,然後可以觀察到氣泡,取出之後還會繼續腐蝕(所以過去用分幣的時候,經常有一些分幣鏽得什麼都看不清,只能根據大小確定面值,主要原因就是接觸酸了);
鐵放到醋裡,其實看不太出來什麼變化,但是長時間泡在醋裡,鐵鏽會變淡,然後也能看到鐵的表面有很輕微的腐蝕;
銅放在醋裡,也是長時間浸泡,銅鏽會消失,但是銅的表面不會出現變化,實際上,用醋是可以清洗銅器的,不太嚴格的時候,可以使用這一方法。
為什麼不同金屬會出現差別呢?
經歷過九年義務教育的人,對此不會很陌生,所以我相信原理其實不用多說,但是,透過這個過程,可以跟孩子聊聊金屬表面的原子,它們生鏽了是什麼狀態,以及生鏽了之後和酸又發生了什麼反應。
(超進階部分)
講到這兒,不難發現,銀和金一直都被冷落了。
結合前面已經瞭解的資訊,我們可以和孩子分享一個知識,有些金屬天生就是不容易生鏽的,因為空氣中的物質基本上不會和金、銀這樣的金屬“結合”。
但是,這不代表換一個環境,它們還不會生鏽,比如銀和雞蛋接觸,因為雞蛋裡含硫,所以很容易就變黑了,趁此,還可以繼續談一談銀針試毒的道理(如果自己心裡很清楚的話)。
不管怎麼折騰,黃金都不會變,所以才有了真金不怕火煉的諺語。
如此,透過“鐵生鏽”這麼一個簡單的現象,其實可以拓展出很多相關的小知識,也可以培養小朋友的動手與思考能力。其實,告訴孩子“鐵和氧氣反應所以生鏽”,這個道理本身並不複雜,起碼對上小學的孩子來說並不是很難接受,但是如何思辨,自己去發現這個過程,以及生鏽的影響因素,這才是最重要的。