國立台中教育大學 NTCU

科學教育與應用學系

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液態磁鐵

  液態磁鐵(liquid magnet or ferrofluid)是一種在磁場中形狀變化相當有趣的化合物。例如在下方放置磁鐵,可以看到液態磁鐵形成豎立的針狀(如下圖),並且隨著磁鐵的轉動、遠近而改變。

        Liq_iron

           實驗操作影片 (4.4M)

準備器材

氨水(試藥級濃度28%)、油酸、三氯化鐵(無水)、鋼絨、蒸餾水、磁鐵、煤油、 熱源、燒杯、量筒

、濾紙、乙醇(95%)

製備液態磁鐵步驟:

1.取一100毫升燒杯,加入2.43g FeCl3 (氯化鐵) 以及10毫升的蒸餾水並攪拌。(溶液濃度為1.5M)

2.加入一小片鋼絨到此溶液中,直到顏色變化為明亮的綠色(為氯化亞鐵FeCl2的顏色)。反應為:2FeCl 3+Fe→3 FeCl2 (氯化亞鐵)

3.以濾紙過濾,保留氯化亞鐵溶液;過濾物不使用。

4.取氯化亞鐵溶液10ml;加入20 ml、1.5M的氯化鐵(FeCl3)。(如果氯化亞鐵溶液少於10ml,則1.5M氯化鐵取二倍體積即可)

★以下步驟在抽風櫥中操作

5.將150ml的氨水(28%)加入混和,以電磁攪拌機快速攪拌(轉速每分500轉以上)。約15分鐘,最後的產物是磁鐵礦(Fe3O4),反應如下:Fe2++2Fe3++8OH-→Fe3O4+4H2O

6.以電熱器(例如電磁攪拌加熱器)加熱磁鐵礦溶液,略低於沸騰。再加入5ml油酸並攪拌。持續加熱,直到有明顯的分離狀態(約一個多小時)。停止加熱並冷卻。

7.將上層的水溶液倒掉,保留黑色固體,再加入等量酒精攪拌。

★以下步驟為使磁鐵懸浮於煤油

8.停止攪拌並靜置溶液,以傾倒方式倒掉上層的酒精溶液。

9..加入煤油,體積約為剩下溶液約1/2量。攪拌均勻,所得產物就是液態磁鐵。

叮嚀的話:

1.加熱與攪拌過程,液體容易噴出,且不易清洗,請留意。

2.第5、6步驟的攪拌皆須保持在5、6百轉/每分鐘。

3.第6步驟一定要加熱到明顯分離,可能需要到一個半小時,請耐心等候。

4.試驗液態磁鐵的形狀變化,建議使用強力磁鐵,並且轉動變化強力磁鐵的角度,液態磁鐵的形狀比較會有明顯的變化。