Fluido ferromagnetico

Fluido ferromagnetico-(Magnetite – Fe3O4)
Chimicamente è un tetrossido di triferro. Il ferro presenta gli stati di ossidazione II e III: Fe 2O3•FeO. E’ un
pigmento magnetico e per le sue proprietà è usato nei sistemi di immagazzinamento di informazioni
magnetiche quali audio e video cassette, floppy disks, hard disks e nastri per computer.
La metodologia seguita per la sua sintesi porta alla formazione di una sospensione colloidale di nano
particelle magnetiche (della dimensione di 10 nm) nota col nome di “ferrofluido”. I Ferrofluidi reagiscono a
campi magnetici esterni consentendo un controllo della loro posizione. Le nano particelle magnetiche di
Fe3O4 possono essere ottenute mescolando in soluzione basica soluzioni contenenti ioni Fe(II) e di Fe(III). Le
particelle devono rimanere piccole e separate fra di loro affinché possano restare sospese nella matrice
liquida. Si usano dei tensioattivi per prevenire l’avvicinamento fra loro delle nano particelle. I Ferrofluidi
hanno proprietà affascinanti e mostrano dei “picchi” quando vengono sottoposti a un forte campo
magnetico. Vengono utilizzati per la produzione di inchiostri magnetici.
Materiale occorrente:
 Un becher di plastica (100 mL); ancoretta magnetica; spatola; bacchetta di vetro; navicelle per pesata;
imbutino; pipetta pasteur con tettarella; due pipette graduate (4, 1 mL); buretta; pinza a ragno;
sostegno; cilindro graduato (50 mL); due contenitori.
 Bilancia; agitatore magnetico; magnete (forza di attrazione: 6,3 Kg e 22 Kg).
 H2O (Acqua distillata); FeCl3 •6H2O (Cloruro di Ferro(III) esaidrato); FeCl2 •4H2O (Cloruro di Ferro(II)
tetraidrato); NH3 2M (soluzione di ammoniaca); HCl 2M (soluzione di acido cloridrico); (CH3)4NOH 25%
(soluzione di idrossido di tetrametilammonio); CH3COCH3 (acetone)
Procedura da seguire:
Attenzione: usare guanti, occhiali di protezione e camice. Il ferrofluido macchia in modo permanente
qualsiasi tessuto!
Con una pipetta graduata prelevare 4 mL della soluzione 1M di ioni Fe3+ in HCl 2M e trasferirli nel becher.
Con una pipetta graduata prelevare 1 mL della soluzione 2M di ioni Fe2+ in HCl 2M e trasferirli nel becher.
Mettere in agitazione la soluzione. Prelevare con un cilindro graduato 50 mL di ammoniaca 1M. Con l’aiuto
della buretta gocciolare lentamente la soluzione basica alla soluzione contenente ioni Fe2+ e Fe3+ (l’aggiunta
dei 50 mL di ammoniaca deve essere effettuata in circa 10 minuti). Inizialmente si osserva la formazione di
un precipitato marrone che successivamente diventa nero per la formazione della magnetite. Mantenere in
agitazione la soluzione. Terminata l’aggiunta dei 50 mL di ammoniaca, toglier l’ancoretta magnetica dalla
soluzione. Appoggiare il becher sopra un forte magnete. Si osserva che tutto il solido viene attirato sul
fondo. Mantenendo ben saldo il magnete, inclinare il becher in modo eliminare la soluzione limpida.
Allontanare il magnete e aggiungere 25 mL di acqua per lavare il precipitato.
Agitare con una bacchetta di vetro. Utilizzare di nuovo il magnete per eliminare
la soluzione limpida. Ripetere di nuovo l’operazione di lavaggio utilizzando 20
mL di acqua.
Eliminare tutta l’acqua di lavaggio e trasferire il solido nella navicella per pesare
aggiungere 1-2 mL della soluzione di idrossido di
tetrametilammonio al 25%.
Agitare delicatamente con
una bacchetta di vetro, per almeno un minuto, in
modo da sospendere il
solido nel liquido. Avvicinare il magnete sul fondo
del becher e muoverlo in
senso rotatorio. Eliminare eventualmente l’acqua
in eccesso fino ad ottenere
il comportamento magnetico e caratteristico del
ferrofluido.
La sintesi del pigmento viene descritta dalla seguente reazione da bilanciare:
FeCl3+ FeCl2 + NH3 + H2O → Fe3O4 + NH4Cl