FLUIDO MAGNETICO Sintesi del Ferrofluido

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Ivo Marconi
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1 Università degli Studi di Genova Dipartimento di chimica e chimica industriale Progetto Lauree Scientifiche Laboratori Regionali Scienza dei Materiali FLUIDO MAGNETICO Sintesi del Ferrofluido Dr. Riccardo Carlini

2 Il ferromagnetismo è il dipolo magnetico permanente risultante dall allineamento dello spin degli elettroni spaiati di alcuni elementi come il ferro, il cobalto, il nickel, ecc. In questa esperienza, prepareremo un fluido che si comporta da ferromagnete: nanoparticelle di ferro stabilizzate con un tensioattivo disperse in acqua a formare una sospensione colloidale. Il tensioattivo utilizzato, tetrametil-ammonio idrossido (NH4OH), è formato da due specie cariche, (CH3)4N+ e OH-: l anione idrossido aderisce alla superficie delle particelle di magnetite attraendo come proprio contro-ione il catione tetrametil-ammonio, formando un guscio esterno carico positivamente. Poiché cariche uguali si respingono, questo fa sì che le particelle di magnetite non si aggreghino, trasformando la soluzione di partenza in una sospensione colloidale

3 Materiali usati 2.0 M FeCl2 in 2 M HCl. Ogni studente ne usa 1 ml. Esso si prepara sciogliendo 19.9 g FeCl2 4H2O in 50 ml di HCl 2M 1.0 M FeCl3 in 2 M HCl. Ogni studente ne usa 4 ml. Dissolve 54.1 g FeCl3 6H2O in 200 ml di HCl 2M. I Sali di ferro devono essere completamente disciolti e ben agitati, stando ben attenti a non lasciare sul fondo alcun tipo di solido Il colore è molto importante: Il Fe(II) è molto sensibile all ossigeno presente nell aria, pertanto, sebbene in ambiente acido, è necessario controllare che la soluzione ferrosa di colore verde non viri a giallo intenso.

4 Si prepara poi, una soluzione acquosa 1.0 M di NH3. Ogni studente ne usa 50 ml diluendo 10 ml di ammoniaca concentrata in 150 ml d acqua deionizzata. Se non si utilizza subito, la soluzione deve essere chiusa in un matraccio onde evitare l evaporazione di NH3 Per aumentare il carattere surnatante delle nanoparticelle di magnetite si usa il tetrametilammonio idrossido al 25% acquoso. Questo composto ha un odore sgradevole, tuttavia se si percepisce un forte odore di pesce marcio significa che sono in atto reazioni di idrolisi deleterie per la nostra sintesi.

5 Aggiungere 4.0 ml di soluzione 1M FeCl3 e 1.0 ml di soluzione 2M FeCl2 in un becker da 100 ml. Inserire un ancoretta magnetica e posare il tutto su una piastra ad agitazione magnetica stando ben attenti a non inserire il riscaldamento.

6 Continuando a girare moderatamente si aggiunge goccia a goccia, tramite la buretta posizionata sopra il becker, 50 ml di soluzione acquosa 1.0 M di NH3 per un tempo non inferiore a 5 minuti. Inizierà a precipitare un composto bruno-nero (magnetite) Terminata la aggiunte si guarda che la soluzione sia pressoché incolore e si procede. In caso contrario si continua ad aggiungere ammoniaca C.S. fino a completa decolorazione.

7 Dopo aver tolto l ancoretta magnetica si applica un forte magnete sotto il becker che andrà a raccogliere tutta la magnetite sintetizzata. Badando a non perdere magnetite si eliminerà la soluzione. Si procederà quindi ad effettuare una serie di tre lavaggi con acqua del rubinetto, sempre stando attenti a non perdere il prodotto di reazione. Il liquido con il surnatante di magnetite viene filtrato sottovuoto su filtro apposito con un bukner e una beuta codata.

8 Si raccoglie il prodotto con una spatola e si inserisce in un becher da 150 ml. Si aggiungono 1-2 ml di 25% di tetrametilammonio idrossido. In alternativa si può utilizzare 1 o 2 gocce di sapone per piatti molto diluito. Si agita delicatamente con un agitatore di vetro per almeno un minuto aggiungendo eventualmente acqua se la sospensione fosse troppo densa. Si trasferisce la sospensione su un vetro d orologio u in un piattino di plastica. Si elimina il residuo liquido raccogliendolo in un becker Si sottopone un magnete al contenitore e lo si muove. Si cambia tipo di magnete e si osserva

9 Domande Cosa succede al ferrofluido quando si muove il magnete? Cambia qualcosa al variare del tipo di magnete e della forza del magnete?

10 Solo la ricerca dell'impossibile può condurre a ciò che è realizzabile Anonimo

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