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Cómo hacer imanes líquidos

Cómo hacer imanes líquidos

Un imán líquido o ferrofluido es una mezcla coloidal de partículas magnéticas (~ 10 nm de diámetro) en un vehículo líquido. Cuando no hay un campo magnético externo, el fluido no es magnético y la orientación de las partículas de magnetita es aleatoria. Sin embargo, cuando se aplica un campo magnético externo, los momentos magnéticos de las partículas se alinean con las líneas del campo magnético. Cuando se elimina el campo magnético, las partículas vuelven a una alineación aleatoria. Estas propiedades se pueden usar para hacer un líquido que cambie su densidad dependiendo de la fuerza del campo magnético y que pueda formar formas fantásticas.

El vehículo líquido de un ferrofluido contiene un tensioactivo para evitar que las partículas se peguen entre sí. Los ferrofluidos se pueden suspender en agua o en un fluido orgánico. Un ferrofluido típico es aproximadamente 5% de sólidos magnéticos, 10% de tensioactivo y 85% de vehículo, en volumen. Un tipo de ferrofluido que puede hacer utiliza magnetita para las partículas magnéticas, ácido oleico como tensioactivo y queroseno como fluido portador para suspender las partículas.

Puede encontrar ferrofluidos en altavoces de alta gama y en los cabezales láser de algunos reproductores de CD y DVD. Se utilizan en sellos de baja fricción para motores de eje giratorio y sellos de unidad de disco de computadora. Puede abrir una unidad de disco de computadora o un altavoz para llegar al imán líquido, pero es bastante fácil (y divertido) hacer su propio ferrofluido.

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Materiales y seguridad

Consideraciones de seguridad
Este procedimiento utiliza sustancias inflamables y genera calor y humos tóxicos. Use anteojos de seguridad y protección para la piel, trabaje en un área bien ventilada y familiarícese con los datos de seguridad de sus productos químicos. El ferrofluido puede manchar la piel y la ropa. Manténgalo fuera del alcance de los niños y las mascotas. Comuníquese con su centro local de control de intoxicaciones si sospecha que ha sido ingerido (riesgo de intoxicación por hierro; el portador es queroseno).

Materiales

  • amoniaco
  • ácido oleico (se puede encontrar en algunas farmacias, artesanías y tiendas naturistas)
  • Grabador de PCB (solución de cloruro férrico): en una tienda de electrónica o puede hacer su solución de cloruro férrico o cloruro ferroso o puede usar polvo de magnetita o hematita magnética si tiene alguno de esos minerales a mano (la hematita magnética es un mineral económico que se usa en joyería )
  • Estropajo de acero
  • agua destilada
  • un imán
  • queroseno
  • fuente de calor
  • 2 vasos de precipitados o tazas medidoras
  • una jeringa de plástico o una taza de medicamento (algo para medir 10 ml)
  • papeles de filtro o filtros de café

Nota

Si bien es posible realizar sustituciones para el ácido oleico y el queroseno, y los cambios en los productos químicos darán lugar a cambios en las características del ferrofluido, en diferentes grados. Puede probar otros tensioactivos y otros solventes orgánicos; sin embargo, el tensioactivo debe ser soluble en el solvente.

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Procedimiento para sintetizar magnetita

Las partículas magnéticas en este ferrofluido consisten en magnetita. Si no está comenzando con magnetita, entonces el primer paso es prepararla. Esto se hace reduciendo el cloruro férrico (FeCl3) en grabado de PCB para cloruro ferroso (FeCl2) El cloruro férrico se hace reaccionar para producir magnetita. El grabador de PCB comercial es generalmente cloruro férrico 1,5 M, para producir 5 gramos de magnetita. Si está utilizando una solución madre de cloruro férrico, siga el procedimiento con una solución de 1,5M.

  1. Vierta 10 ml de grabado de PCB y 10 ml de agua destilada en un vaso de vidrio.
  2. Agregue un trozo de lana de acero a la solución. Mezcle el líquido hasta obtener un cambio de color. La solución debería volverse verde brillante (el verde es el FeCl2).
  3. Filtre el líquido a través de papel de filtro o un filtro de café. Mantener el líquido; desechar el filtro
  4. Precipite la magnetita fuera de la solución. Añadir 20 ml de grabado de PCB (FeCl3) a la solución verde (FeCl2) Si está utilizando soluciones madre de cloruro férrico y ferroso, tenga en cuenta el FeCl3 y FeCl2 reaccionar en una proporción de 2: 1.
  5. Agregue 150 ml de amoníaco. La magnetita, Fe3O4, se caerá de la solución. Este es el producto que desea recolectar.

El siguiente paso es tomar la magnetita y suspenderla en la solución portadora.

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Procedimiento para suspender la magnetita en un transportista

Las partículas magnéticas deben recubrirse con un tensioactivo para que no se peguen entre sí cuando se magnetizan. Finalmente, las partículas recubiertas se suspenderán en un vehículo para que la solución magnética fluya como un líquido. Como va a trabajar con amoníaco y queroseno, prepare el transportador en un área bien ventilada, al aire libre o debajo de una campana extractora.

  1. Calienta la solución de magnetita justo debajo de la ebullición.
  2. Agregue 5 ml de ácido oleico. Mantenga el calor hasta que se evapore el amoníaco (aproximadamente una hora).
  3. Retira la mezcla del fuego y deja que se enfríe. El ácido oleico reacciona con amoníaco para formar oleato de amonio. El calor permite que el ion oleato ingrese a la solución, mientras que el amoníaco se escapa como un gas (por lo que necesita ventilación). Cuando el ion oleato se une a una partícula de magnetita, se reconvierte en ácido oleico.
  4. Añadir 100 ml de queroseno a la suspensión de magnetita recubierta. Agite la suspensión hasta que la mayor parte del color negro se haya transferido al queroseno. La magnetita y el ácido oleico son insolubles en agua, mientras que el ácido oleico es soluble en queroseno. Las partículas recubiertas dejarán la solución acuosa a favor del queroseno. Si realiza una sustitución por el queroseno, desea un solvente con la misma propiedad: la capacidad de disolver el ácido oleico pero no la magnetita sin recubrimiento.
  5. Decantar y guardar la capa de queroseno. Desechar el agua. La magnetita más el ácido oleico más el queroseno es el ferrofluido.
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Cosas que hacer con ferrofluido

Ferrofluido es muy fuertemente atraído por los imanes, por lo tanto, mantenga una barrera entre el líquido y el imán (por ejemplo, una lámina de vidrio). Evite salpicar el líquido. Tanto el queroseno como el hierro son tóxicos, por lo que no ingiera el ferrofluido ni permita el contacto con la piel (no lo agite con un dedo ni juegue con él).

Aquí hay algunas ideas para actividades relacionadas con su ferrofluido de imán líquido. Usted puede:

  • Use un imán fuerte para flotar un centavo sobre el ferrofluido.
  • Use imanes para arrastrar el ferrofluido hacia los lados de un contenedor.
  • Acerque un imán al ferrofluido para ver formarse espigas, siguiendo las líneas del campo magnético.

Explore las formas que puede formar con un imán y el ferrofluido. Guarde su imán líquido lejos del calor y las llamas. Si necesita deshacerse de su ferrofluido en algún momento, deséchelo como lo haría con el queroseno. ¡Que te diviertas!