2013年2月23日

科學實驗-化學-氧化史萊姆


在製作金屬史萊姆的時候,為了要讓它可以被強力磁鐵所吸引,以形成不明黏液生物移動的模樣,所以通常會加入鐵粉,讓強力磁鐵吸引鐵粉的同時,也順帶著將黏液拉著一起移動。

不過像這一類PVA膠水加硼砂的實驗,為了能呈現移動的模樣,加入的鐵粉是和溫水、PVA及飽和硼砂水溶液等摻雜在一起,因此在有水的環境下,加上鐵粉的總表面積很大,也意外地使得這種金屬史萊姆從原本的鐵灰色變成了暗褐色。
製作好的金屬史萊姆暴露在空氣中沒幾天就會變成這樣
這是一種緩慢的氧化過程,但是有些變因的影響也會讓過程加速進行

為什麼會這樣?其實跟氧化還原有關,在濕氣重的環境下,只要盡量讓鐵接觸到水就容易氧化,活性不算小的金屬鐵於是無法安定地以元素狀態存在著,水分是使鐵容易生鏽的條件之一,在絕對無水的空氣中,鐵放了幾年也不生鏽。
有些部分顏色較深是因為鐵鏽較為密集
在水份逐漸減少的同時,也使得金屬史萊姆的體積跟著變小

不過僅僅只有水也不會讓鐵產生鏽蝕,例如把一塊鐵放在煮沸過的、密閉的蒸餾水瓶裡,鐵並不生鏽。因此鐵、氧氣和水發生反應之後,便形成了構造複雜的鐵鏽,所以除了活性、溫度以外,與環境條件也有關係,酸性溶液比鹼性溶液更易生鏽。
水份會從內向外逐漸蒸乾,本來內部含有溶解溶質的大量水份
但消失之後,就像風乾福橘皮一樣皺巴巴的,鐵鏽的粗糙感自然不在話下

像鋁和鋅的活性比鐵更大,更容易與氧作用,但是它們都可以在表面生成質地緻密的氧化物,摸起來也不像鐵鏽般粗糙,更能隔絕氧氣,防止內部再被氧化,所以可利用來電鍍在鐵的外層以防生鏽,白鐵用的鋅和罐頭用的錫都能發揮保護的功效。
單純PVA的膜是柔軟的,這裡是因為水份的減少而收縮
而鐵鏽讓表面有較大的顆粒,一旦拉扯的力量大於膜的張力,膜就會被扯破

不鏽鋼為鋼、鎳、鉻的合金(混合物),之所以不易生鏽是因為含有鉻,在鋼材的表面會形成一層緻密的氧化鉻保護膜。不過這裡不可能將鉻加進去以形成保護層,所以如果沒有PVA膜的包覆,這些生鏽的顆粒使很容易被剝除的。
將容器傾斜一邊擺放好,風乾之後便可從容器上剝除下來
捏起來乾乾硬硬的,底面還有容器的印模

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