家里一把菜刀放了很久生锈了,小朋友来问,该怎么解释?

图片:analogicus / CC0 家里一把菜刀放了很久生锈了,小朋友来问,该怎么解释?

如何给小朋友解释「铁会生锈」呢?

孙亚飞,分子美食家/专栏http://zhuanlan.zhihu.com/renchouduodushu

重点在于“向小朋友解释”,所以预先说一下,关于原理的部分,一定会有不严谨的地方。

生锈的问题,其实小孩子很容易便会注意到,就我而言,小时候至少注意到铁、铝和铜会生锈,而且锈的颜色还不同,相信大多数人也都有类似的经历。

所以,对于跟小孩子解释这个事,我的态度是——做实验。

不需要投入特别大的精力,但是对孩子世界观的建立,绝对是大有好处。

以我们现在多数家庭的条件,分别找到铝、铁、铜、银、金这五种金属,应该不是特别困难。

1、当把它们暴露在空气中时,只有铁比较容易产生变化,一般来说,只要不是太干燥的条件,几天后,铁的表面就会产生锈迹,通常是棕红色或者棕褐色。

如果相对潮湿,那么时间久了以后,铜的表面也会出现蓝绿色锈迹,不过这个不强求,看到铁锈了我们就可以进入下一步了。

2、每天在各金属表面滴一点水,然后再观察,这么处理的话,铜生锈的可能性就已经很高了。

3、铝制器皿现在相对少了,过去所谓的“钢精锅”,还有分币,材质都是以铝为主。铝制器皿生锈的问题怎么看呢?拿钢丝球擦拭表面,然后观察。可以比较明显地看到,新出现的擦痕是很亮的,但是过不多久之后,就暗淡了。

4、用醋直接浸泡不同的金属,然后取出之后再观察。

5、如果舍得的话,用鸡蛋清和银与金接触。

好了,实验到此为止。

通过这些实验,我们得到些什么结果呢?

1、铁的确是非常容易生锈,不同的金属摆出来,就属它最容易生锈。也就是说,证明孩子观察到的现象没有错。

2、其他金属也会有生锈的情况,比如铜,在潮湿的条件下便会产生蓝绿色的锈迹。并且,铝也是会生锈的,只不过,铝锈的色泽偏白,不容易看出来罢了。

结论:生锈是很多金属都会出现的特征,铁只是最容易被看出来。

由此,我们可以和小朋友一同追问下一个问题,金属为什么会生锈?

是因为和氧气接触。这一点对于普通家庭来说,不太容易用实验验证,但是可以启发式地和小朋友探讨一下空气,让孩子明白空气不是“空”的,是有物质存在的,可以辅助用气球等道具演示。不过已经上小学的小朋友,应该已经知道空气了。

总之,空气中有一种物质(氧气),它和金属表面“结合”了,于是就有了锈。

但是,必须要跟孩子说,这个过程很复杂,因为你看铜锈的生长过程,需要有水的存在(原理:铜锈实际是碱式碳酸铜,生成时需要同时有二氧化碳与水的存在,而水蒸气的分压太小,所以生锈过程十分缓慢,滴一点水可以促进这一过程);或者你再看铝的生锈过程,虽然暴露出来之后会容易生锈,但是平时看不出什么变化(原理:铝的氧化膜具有保护作用,可以防止进一步生锈)。

到了这一步,其实就已经回答问题了,金属生锈就是和空气中的物质(氧气、水蒸气、二氧化碳)发生反应,其中最核心的过程是氧化。

考虑到孩子的求知欲,我们还应该接着循循善诱。

所以,我们需要再追问一句,金属为什么会和这些物质结合呢?

我们用醋(最好是白醋)来试试。

铝的氧化膜会和醋发生反应,然后可以观察到气泡,取出之后还会继续腐蚀(所以过去用分币的时候,经常有一些分币锈得什么都看不清,只能根据大小确定面值,主要原因就是接触酸了);

铁放到醋里,其实看不太出来什么变化,但是长时间泡在醋里,铁锈会变淡,然后也能看到铁的表面有很轻微的腐蚀;

铜放在醋里,也是长时间浸泡,铜锈会消失,但是铜的表面不会出现变化,实际上,用醋是可以清洗铜器的,不太严格的时候,可以使用这一方法。

为什么不同金属会出现差别呢?

经历过九年义务教育的人,对此不会很陌生,所以我相信原理其实不用多说,但是,通过这个过程,可以跟孩子聊聊金属表面的原子,它们生锈了是什么状态,以及生锈了之后和酸又发生了什么反应。

(超进阶部分)

讲到这儿,不难发现,银和金一直都被冷落了。

结合前面已经了解的信息,我们可以和孩子分享一个知识,有些金属天生就是不容易生锈的,因为空气中的物质基本上不会和金、银这样的金属“结合”。

但是,这不代表换一个环境,它们还不会生锈,比如银和鸡蛋接触,因为鸡蛋里含硫,所以很容易就变黑了,趁此,还可以继续谈一谈银针试毒的道理(如果自己心里很清楚的话)。

不管怎么折腾,黄金都不会变,所以才有了真金不怕火炼的谚语。

如此,通过“铁生锈”这么一个简单的现象,其实可以拓展出很多相关的小知识,也可以培养小朋友的动手与思考能力。其实,告诉孩子“铁和氧气反应所以生锈”,这个道理本身并不复杂,起码对上小学的孩子来说并不是很难接受,但是如何思辨,自己去发现这个过程,以及生锈的影响因素,这才是最重要的。