Produzindo o Ferrofluido

Síntese de ferrofluido aquoso

Procedimento modificado por Jonathan Breitzer e George Lisensky de "Preparação e propriedades de um Aqueous Ferrofluido" por Patricia Berger, Nicholas B. Adelman, Katie J. Beckman, Dean J. Campbell, Arthur B. Ellis, e George C. Lisensky, J. Chem. Educ., 76, 943-948 (1999).

Ferrofluidos são suspensões coloidais de nanopartículas magnéticas. Ferrofluidos responder a um campo magnético externo permitindo que a localização do solução a ser controlado através da aplicação de um campo magnético. Fe 3 O 4nanopartículas de magnetite pode ser produzido através da mistura de Fe (II) e Fe sais (III) em conjunto numa solução básica.As partículas devem permanecer pequenas e separadas uma da outra, a fim de permanecer em suspensão no meio líquido.Os surfactantes são usados ​​para evitar que as nanopartículas de se aproximar um do outro muito de perto. Depois de preparado, ferrofluidos têm a propriedade cativante de exibir "picos" quando colocado na proximidade de um forte ímã.

Procedimento
Use óculos de proteção
Luvas químicas recomendado
Ferrofluidos pode ser confuso. O ferrofluido especial que você vai preparar vai manchar permanentemente praticamente qualquer tecido.

 

 

Verificar se as soluções de ferro são bons desde Fe (II) reage lentamente com o O 2 para se tornar Fe (III). Verifique as cores de solução! 
1 M FeCl 3 em HCl 2 M (mostrado à esquerda) 
2 M FeCl 2 em HCl 2 M (mostrado à direita)

 

 

Adicionar 4,0 ml de 1M de FeCl 3 e 1,0 ml de 2 M de FeCl 2 A uma solução em 100 mL ou 150 proveta.

 

 

Continuar a agitação durante a adição de 50 ml de aquoso 1,0 M NH 3 solução ao longo de um período de cerca de 5 minutos, a adição de cerca de 1 mL a cada 10 segundos. Evitar adição que é mais rápido do que a solução pode ser misturada, mas também evitar a adição que é tão lenta que as partículas crescer grandes. CUIDADO: Embora a 1 M NH 3 é bastante diluída, NH 3 é uma base forte.

 

 

Se uma barra de agitação magnética foi usada em vez de agitar manualmente com uma vareta de vidro, desligue imediatamente o agitador e usar um ímã forte para trabalhar o stir bar cima e para baixo as paredes do copo, a fim de retirar o produto da barra de agitação. Remova a barra de agitação com pinças ou uma mão enluvada antes que ela toque o ímã.

 

 

Deixar depositar o magnetite. Você pode acelerar o processo de liquidação, colocando um ímã no contêiner.

 

 

Decantar (deitar fora) e descartar o líquido claro, sem perder uma quantidade substancial de sólidos.Isso funciona melhor se você manter um ímã no contêiner.

 

 

Transferir o sólido para um barco de pesagem, com a ajuda de alguns esguichos a partir de uma garrafa de lavagem.

 

 

Usar um íman forte para atrair o ferrofluido para a parte inferior do barco de pesagem.

 

 

Deitar fora e descartar o máximo de líquido claro possível, mais uma vez mantendo o ímã debaixo do barco de pesagem. Lavar com água a partir de um frasco de lavagem e decanta-se o enxaguamento, como anteriormente (não mostrado).

 

 

Adicionar 1-2 mL de 25% de hidróxido de tetrametilamónio. Agitar suavemente com uma vareta de vidro durante pelo menos um minuto para suspender o sólido no líquido. Usar um íman forte para atrair o ferrofluido para a parte inferior do barco de pesagem. Deitar fora e descartar o líquido escuro.Mova o ímã forte ao redor e novamente deitar fora qualquer líquido. Se o ferrofluido não espiga, continuar a mover o ímã forte ao redor, derramar qualquer líquido.

 

 

O que acontece quando você move um ímã sob o ferrofluido? Se você estiver usando um ímã muito forte que você pode obter resultados mais interessantes, variando a distância do ímã abaixo do barco.

 

Materiais

 


Bom Fe (II)

Bad Fe (II)
  • As soluções de reserva para 50 preparações
  • 2 M de HCl (21 mL de HCl concentrado em 250 mL de água) para fabrico de soluções de ferro.
  • 2,0 M de FeCl 2 (H 2 O) 4 em 2 M de HCl. (Cada aluno precisa de 1 ml. Dissolver 19,9 g em 50 mL de 2 M HCl. Verifique a cor como você pesar o sólido. Este material dissolve-se facilmente, mas a solução reage com o oxigénio e deve ser preparada.)
  • 1,0 M de FeCl 3 (H 2 O) 6 em HCl 2 M (Cada estudante precisa de 4 ml. Dissolver 54,1 g em 200 mL de 2 M de HCl. Este material se dissolve lentamente muitas vezes).
  • 1,0 M NH 3 em água. (Cada estudante precisa de 50 mL Diluir pelo menos 200 ml de hidróxido de amónio concentrado com água até 3,0 L. Pode ser possível usar amoníaco doméstico;. A sua concentração varia e uma estimativa inicial seria 1,0 L amoníaco doméstico diluída a 3,0 L.) recipientes abertos de amônia vai cheirar mal e sua concentração diminui levando a resultados pobres.
  • 25% de hidróxido de tetrametilamónio em água (comercialmente disponível a partir de Aldrich, Fisher, etc). Um suspeito, odor forte, amina indica produtos de hidrólise que possam interferir com a síntese. Neste caso, a adição de um 1-2 ml adicionais podem ajudar.

  • Equipamento
  • Uma maneira para os estudantes para medir soluções de ferro (um buret dispensando cada solução de ferro funciona bem; pipetas individuais também poderia ser usado)
  • 100 ou 150 ml provetas
  • Uma maneira de adicionar lentamente a solução de amoníaco (um funil conta-gotas ou buret ou separação)
  • Agitadores magnéticos e 1 "agitar bares (ou agitação vigorosa com uma vareta de vidro)
  • Tongs (uma para a classe)
  • Barcos de pesagem de plástico
  • Garrafas de lavagem
  • Varetas de vidro
  • Luvas descartáveis
  • Fortes artesanato ímãs
  • Vaca ímãs

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