Kako narediti tekoče magnete

virtualphoto / Getty Images

Tekoči magnet ali ferofluid je koloid mešanica magnetnih delcev (~10 nm v premeru) v tekočem nosilcu. Če zunanjega magnetnega polja ni, tekočina ni magnetna in je usmerjenost delcev magnetita naključna. Ko pa se uporabi zunanje magnetno polje, se magnetni momenti delcev poravnajo s silnicami magnetnega polja. Ko se magnetno polje odstrani, se delci vrnejo v naključno poravnavo.

Te lastnosti je mogoče uporabiti za izdelavo tekočine, ki spreminja svojo gostoto glede na moč magnetnega polja in lahko tvori fantastične oblike.

Tekoči nosilec ferofluida vsebuje a površinsko aktivna snov da preprečite zlepljanje delcev. Ferotekočine lahko suspendiramo v vodi ali v organski tekočini. Tipičen ferofluid je približno 5 % magnetnih trdnih snovi, 10 % površinsko aktivne snovi in ​​85 % nosilca glede na prostornino. Ena vrsta ferotekočine, ki jo lahko naredite, uporablja magnetit za magnetne delce, oleinsko kislino kot površinsko aktivno sredstvo in kerozin kot nosilno tekočino za suspendiranje delcev.

Ferotekočine najdete v vrhunskih zvočnikih in v laserskih glavah nekaterih predvajalnikov CD-jev in DVD-jev. Uporabljajo se v tesnilih z nizkim trenjem za motorje z vrtljivo gredjo in tesnila računalniških diskov. Lahko bi odprli računalniški disk ali zvočnik, da bi prišli do tekočega magneta, vendar je zelo enostavno (in zabavno) izdelati lastno ferotekočino.

Evo kako:

01 od 05

Varnostni vidiki

Varovalka / Getty Images

' id='mntl-sc-block-image_2-0-1' />

Varovalka / Getty Images

Ta postopek uporablja vnetljive snovi in ​​ustvarja toploto ter strupene hlape. Nositevarnostna očalain zaščito kože, delajte v dobro prezračevanem prostoru in se seznanite z varnostnimi podatki za svoje kemikalije. Ferrofluid lahko obarva kožo in oblačila. Hraniti izven dosega otrok in hišnih ljubljenčkov. Če sumite na zaužitje, se obrnite na lokalni center za nadzor zastrupitev. Obstaja nevarnost zastrupitve z železom; nosilec je kerozin.

02 od 05

Materiali

jopstock / Getty Images

' id='mntl-sc-block-image_2-0-4' />

jopstock / Getty Images

Tukaj so materiali, ki jih potrebujete:

• Gospodinjski amoniak
• Oleinska kislina (najdete jo v nekaterih lekarnah in trgovinah z obrtjo in zdravo hrano)
• Jedkalnik PCB (raztopina železovega klorida), na voljo v trgovinah z elektroniko. Pripravite lahko raztopino železovega klorida ali železovega klorida ali pa uporabite magnetit ali magnetni hematit v prahu, če imate enega od teh mineralov pri roki. (Magnetni hematit je poceni mineral, ki se uporablja v nakitu.)
• Jeklena volna
• Destilirana voda
• Magnet
• kerozin
• Vir toplote
• 2 čaši ali merilni skodelici
• Plastična brizga ali skodelica za zdravila (nekaj za merjenje 10 ml)
• Filtrirni papir ali kavni filtri

Medtem ko je mogoče zamenjati oleinsko kislino in kerozin, bodo spremembe kemikalij povzročile spremembe značilnosti ferrofluida v različnih obsegih. Poskusite lahko z drugimi površinsko aktivnimi snovmi in drugimi organskimi topili; vendar mora biti površinsko aktivna snov topna v topilu.

03 od 05

Sintetiziranje magnetita

Ekaterina Lutokhina / Getty Images

' id='mntl-sc-block-image_2-0-9' />

Ekaterina Lutokhina / Getty Images

Magnetni delci v tej ferotekočini so sestavljeni iz magnetita. Če ne začnete z magnetitom, potem je prvi korak, da ga pripravite. To dosežemo z redukcijo železovega klorida (FeCl₃) v jedkalniku PCB na železov klorid (FeCl_dva). Železov klorid nato reagira, da nastane magnetit. Komercialno jedkalo PCB je običajno 1,5 M železovega klorida, da dobimo 5 gramov magnetita. Če uporabljate osnovno raztopino železovega klorida, sledite postopku z uporabo 1,5 M raztopine.

1. V stekleno skodelico nalijte 10 ml jedkača za PCB in 10 ml destilirane vode.
2. Raztopini dodajte kos jeklene volne. Mešajte tekočino, dokler ne dobite spremembe barve. Raztopina mora postati svetlo zelena (zelena je FeCl_dva).
3. Filtrirajte tekočino skozi filter papir ali kavni filter. Ohranite tekočino; zavrzite filter.
4. Oborite magnetit iz raztopine. Dodajte 20 ml PCB jedkača (FeCl₃) v zeleno raztopino (FeCl_dva). Če uporabljate osnovne raztopine železa in železovega klorida, upoštevajte FeCl₃in FeCl_dvareagirajo v razmerju 2:1.
5. Vmešajte 150 ml amoniaka. Magnetit, Fe₃O₄, bo izpadel iz rešitve. To je izdelek, ki ga želite zbrati.

04 od 05

Obešanje magnetita v nosilcu

Westend61 / Getty Images

' id='mntl-sc-block-image_2-0-13' />

Westend61 / Getty Images

Magnetni delci morajo biti prevlečeni s površinsko aktivnim sredstvom, da se med magnetizacijo ne zlepijo skupaj. Prevlečeni delci bodo suspendirani v nosilcu, tako da bo magnetna raztopina tekla kot tekočina. Ker boste delali z amoniakom in kerozinom, nosilec pripravite v dobro prezračenem prostoru, na prostem ali pod napo. Sledite tem korakom:

1. Raztopino magnetita segrejte do tik pod vretjem.
2. Vmešajte 5 ml oleinske kisline. Ogrevajte, dokler amoniak ne izhlapi (približno eno uro).
3. Mešanico odstavite z ognja in pustite, da se ohladi. Oleinska kislina reagira z amoniakom in tvori amonijev oleat. Toplota omogoča, da oleatni ion vstopi v raztopino, medtem ko amoniak uhaja kot plin (zato potrebujete prezračevanje). Ko se oleatni ion veže na delec magnetita, se ponovno pretvori v oleinsko kislino.
4. Prevlečeni suspenziji magnetita dodajte 100 ml kerozina. Mešajte suspenzijo, dokler se večina črne barve ne prenese v kerozin. Magnetit in oleinska kislina sta netopna v vodi, oleinska kislina pa je topna v kerozinu. Prevlečeni delci bodo zapustili vodno raztopino v korist kerozina. Če naredite zamenjavo za kerozin, mora imeti topilo enako lastnost: sposobnost raztapljanja oleinske kisline, ne pa neprevlečenega magnetita.
5. Odlijte in prihranite plast kerozina. Zavrzite vodo. Magnetit plus oleinska kislina plus kerozin je ferrofluid.

05 od 05

Stvari, ki jih lahko počnete s ferrofluidom

LYagovy / Getty Images

' id='mntl-sc-block-image_2-0-17' />

LYagovy / Getty Images

Magneti zelo močno privlačijo ferotekočino, zato ohranite pregrado med tekočino in magnetom (npr. steklena plošča). Izogibajte se brizganju tekočine. Kerozin in železo sta strupena, zato ne zaužijte ferotekočine in ne dovolite stika s kožo – ne mešajte je s prstom ali se z njo igrajte.

Tukaj je nekaj idej za dejavnosti, ki vključujejo ferotekočino s tekočim magnetom:

• Uporabite močan magnet, da lebdite peni na vrhu ferotekočine.
• Z magneti povlecite ferotekočino navzgor po straneh posode.
• Približajte magnet ferotekočini, da vidite nastanek konic, ki sledijo linijam magnetnega polja.

Raziščite oblike, ki jih lahko oblikujete z uporabo magneta in ferrofluida. Tekoči magnet hranite stran od vročine in ognja. Če morate nekoč zavreči ferotekočino, jo zavrzite tako, kot bi zavrgli kerozin.