Fluido magnético

Los ferrofluidos son líquidos que tienen propiedades magnéticas y cuya viscosidad depende significativamente de un campo magnético externo.

Supongamos que las partículas más pequeñas de una sustancia ferromagnética se mezclan con un fluido no magnético y forman una suspensión. La viscosidad de este tipo de suspensión dependerá de la fuerza del campo magnético aplicado.

Un imán líquido o ferrofluido es una mezcla coloidal (un cruce entre una solución y una suspensión) de partículas magnéticas de unos 10 nm de diámetro en un vehículo líquido.

En ausencia de un campo magnético externo, el líquido no es magnético, ya que la orientación inicial de las partículas de magnetita en él es caótica. Sin embargo, es necesario aplicar un campo magnético externo (por ejemplo, traer un imán), ya que los momentos magnéticos de las partículas coincidirán con las líneas del campo magnético externo. Cuando se elimina el campo magnético externo, las partículas vuelven a una disposición aleatoria.

Estos fenómenos demuestran cómo un líquido cambia su densidad dependiendo de la magnitud de la inducción de un campo magnético externo. Esto la hace capaz de formar formas fantásticas.

Ferrofluido, vidrio e imán permanente

El vehículo líquido del ferrofluido contiene un agente tensioactivo (surfactante) necesario para evitar que las partículas pequeñas se adhieran entre sí. El ferrofluido puede formar una suspensión en agua o en un líquido orgánico. Una unidad de volumen de un ferrofluido típico contiene aproximadamente un 5 % de partículas magnéticas sólidas, un 10 % de tensioactivo y un 85 % de líquido portador.

Un tipo de ferrofluido, que puede fabricar usted mismo con las calificaciones adecuadas y una experiencia considerable en un laboratorio químico, utiliza magnetita como partículas magnéticas, ácido oleico como tensioactivo y queroseno como vehículo líquido, que es necesario para dar a la composición un estado de suspensión

¡ATENCIÓN, EN LA FABRICACIÓN INDEPENDIENTE DE LÍQUIDO FERROMAGNÉTICO, SE PERMITE REALIZAR TODOS LOS TRABAJOS SÓLO AL AIRE LIBRE O EN UNA HABITACIÓN BIEN VENTILADA, CON MEDIDAS DE PROTECCIÓN!

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En principio, el ferrofluido listo para usar se puede encontrar en altavoces de alta calidad, en los cabezales láser de algunos reproductores de CD y DVD. Dichos imanes líquidos se utilizan en sellos donde se requiere un bajo coeficiente de fricción del eje del motor.

Simplemente puede desmontar una unidad de disco innecesaria o abrir un altavoz para llegar al imán líquido, pero no es nada difícil hacer su propio ferrofluido si tiene las calificaciones adecuadas, hace todo de manera consistente, correcta y observa las medidas de seguridad necesarias. .

Precauciones para el trabajo

El problema es que el proceso de preparación del ferrofluido utiliza sustancias inflamables y libera CALOR y humos TÓXICOS. Es necesario utilizar equipo de protección personal para los órganos de la visión, respiración, protección de la piel, garantizar una ventilación confiable y eficiente y, lo más importante, tener experiencia trabajando en un laboratorio químico.

Además, el ferrofluido puede manchar gravemente la piel y la ropa y dañar a sus hijos y animales. Si ocurre una ingestión accidental, llame a un centro de control de envenenamiento inmediatamente. Existe el riesgo de envenenamiento por hierro, además, el portador es el queroseno, es altamente inflamable.

Opción de obtener un ferrofluido en el laboratorio

En condiciones de laboratorio adecuadas, se requerirán los siguientes materiales:

amoniaco; ácido oleico (disponible en algunas farmacias, tiendas de artesanías y tiendas naturistas);

Grabador de PCB (solución de cloruro de hierro, disponible en tiendas de electrónica).

Puede preparar una solución de hierro o cloruro de hierro, o puede usar magnetita o polvo de hematita magnética (la hematita magnética es un mineral económico que se usa en joyería). También necesitarás lana de acero, agua destilada, un imán, queroseno, una fuente de calor, 2 tazas medidoras, una jeringa de plástico o taza médica (para medir 10 ml), papel de filtro o filtros de café.

El ácido oleico y el queroseno se pueden reemplazar, pero cambiar los productos químicos cambiará las características del ferrofluido hasta cierto punto. Se pueden probar otros tensioactivos y otros disolventes orgánicos, sin embargo, el tensioactivo debe ser soluble en el disolvente.

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Las partículas magnéticas del líquido están compuestas de magnetita. Si no está comenzando con magnetita, deberá prepararla. Esto se logra mediante la reacción de reducción del cloruro de hierro (FeCl3 – ¡TÓXICO!) en solución, como en el grabado de placas de circuito impreso, a cloruro de hierro (FeCl2 – ¡VENENO!). Luego, el cloruro de hierro reaccionará para formar magnetita.

Se vierten 10 ml de solución de grabado de PCB y 10 ml de agua destilada en un vaso de vidrio. Añade un trozo de lana de acero. Revuelva el líquido hasta que el color cambie a verde brillante (el verde es FeCl2 – ¡VENENO!). El líquido se filtra a través de papel de filtro o filtro de café. Guarde el líquido, deseche el filtro.

Para precipitar la magnetita de la solución, agregue 20 ml de grabador de PCB (FeCl3 – ¡TOXICO!) a la solución verde (FeCl2 – ¡VENENO!). A continuación, agregue 150 ml de amoníaco. La magnetita Fe3O4 se precipitará fuera de la solución; esto es lo que se necesitaba obtener.

A continuación, las partículas magnéticas deben recubrirse con un tensioactivo para que no se peguen entre sí al magnetizarse. Las partículas recubiertas quedarán suspendidas en el soporte para que la solución magnética fluya como un líquido.

Para amoníaco (¡TÓXICO, TÓXICO!) y queroseno (¡INFLAMABLE!), los medios deben prepararse al aire libre o en un laboratorio bien ventilado.

La solución de magnetita se calienta justo por debajo del punto de ebullición. Añadir 5 ml de ácido oleico. Mantener el fuego hasta que se evapore el amoníaco (alrededor de una hora). Retire del fuego, deje enfriar.

El ácido oleico reacciona con el amoníaco para formar oleato de amonio. El calor permite que el ion oleato entre en la solución y el amoníaco escape como gas (de ahí la necesidad de ventilación). Cuando el ion oleato se une a la partícula de magnetita, se convierte nuevamente en ácido oleico.

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Se añaden 100 ml de queroseno a la suspensión de magnetita. La suspensión se agita hasta que la mayor parte del color negro se convierte en queroseno. La magnetita y el ácido oleico son insolubles en agua, mientras que el ácido oleico es soluble en queroseno. Las partículas recubiertas salen del agua y se convierten en queroseno. Luego drene y guarde una capa de queroseno, drene el agua.

Ferrofluido en una botella

Magnetita más ácido oleico más queroseno es el ferrofluido. Un ferrofluido es muy fuertemente atraído por un imán, por lo tanto, en los experimentos, se acostumbra colocar una barrera entre el líquido y el imán, como una lámina de vidrio.

Evite salpicar líquido. Tanto el queroseno como el hierro son TÓXICOS, así que no dejes que el líquido entre en contacto con la piel y más aún con la boca. No revuelva el líquido con los dedos, no lo toque con las manos descubiertas.

Mantenga el imán líquido fuera del alcance de los niños, las fuentes de calor y las llamas. Si en algún momento necesita deshacerse del ferrofluido, deséchelo de la misma manera que se desecha el queroseno.

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