Ferroneste

Risto Paju & Jenna Väisänen NCLT:n ohjeen mukaan

Johdanto

Työssä valmistetaan magneettista nestettä ja tutkitaan sen ominaisuuksia. Koe tehdään pareittain tai mahdollisesti hieman suuremmissa ryhmissä.

Tarvittavat suojavarusteet

• Työtakki tai esiliina
• Suojakäsineet
• Suojalasit

Käytännön ohjeita

• Käytä jokaiselle liuokselle omaa pipettiä.
• Älä päästä magneettia suoraan kosketukseen nesteen kanssa. Ferronestettä on lähes mahdoton saada irti magneetista. Kokeile ainoastaan niin, että magneetti vaikuttaa astian pohjan tai seinämän kautta. Tankomagneetit voi vielä lisäksi suojata esim. sitomalla käytetyn kumikäsineen sormen sen ympärille.
• Pese astiat mahdollisimman nopeasti, mielellään jo nesteen valmistuksen jälkeen ennen kuin jatkat kokeiluja ferronesteellä. Muuten puhdistaminen voi olla lähes mahdotonta.

Yhteiset välineet ja aineet

Ks. myös erillinen ohje liuosten valmistamisesta tarvittaessa.

• FeCl₃·2HCl 1.0 M 250 ml (4.0 ml per koe/ryhmä)
• FeCl₂·HCl 2.0 M 100 ml (1.0 ml per koe/ryhmä)
• (CH₃)₄NOH 25 % (1.0 ml per koe/ryhmä)
• 5 ml asteikollisia muovipipettejä 3 kpl (jokaiselle liuokselle oma)

Ryhmän välineet ja aineet

• Ammoniakkiliuos NH₄OH 1.0 M 50 ml, korkillisessa keittopullossa tms.
• Tislattua vettä n. 10 ml esim. keittopullossa
• Lasisauva
• Muovikehto (plastic weighing boat) tms. sileäpohjainen kippo
• Keitinlasi n. 100 - 150 ml, 2 kpl
• Keitinlasi, suurempi, jäteastiaksi
• 5 ml asteikollisia muovipipettejä 2 kpl
• Tankomagneetti

Työn kulku

1. Pukeudu suojavarusteisiin: työtakki/esiliina, suojalasit, suojakäsineet
2. Ota yhteen pieneen keitinlasiin kumpaakin rautakloridiliuosta: 4.0 ml FeCl₃ ja 1.0 ml FeCl₂. Sekoita hyvin.
3. Lisää keitinlasiin 50 ml ammoniakkiliuosta pipetillä tipottain (n. 4 pisaraa sekunnissa). Sekoita koko ajan huolellisesti lasisauvalla. Viimeiset 10-15 ml voi laittaa nopeammin, kuitenkin edelleen sekoittaen.

Huomaa, että välillä nesteeseen ilmestyy ruosteenpunaista sakkaa, joka taas sekoittaessa liukenee. Lopulta tämä sakka jää nesteeseen.

4. Kun kaikki ammoniakkiliuos on lisätty, sekoita vielä lasisauvalla noin minuutin ajan. Jätä seos lepäämään vielä noin minuutiksi sekoittamatta. Keitinlasin pohjalle muodostuu musta sakka, joka on magnetiittia Fe₃O₄.
5. Pidä tankomagneettia keitinlasin alapuolella kiinni pohjassa, jolloin sakka kerääntyy tiiviimmin pohjaan. Kaada varovasti neste pois sakan päältä jäteastiaan.
6. Huuhdo sakka tislatulla vedellä: lisää noin 5 ml vettä sakkaan, sekoita lasisauvalla, ja kaada neste varovasti pois pitäen sakkaa magneetilla pohjassa.
7. Lisää noin 3 ml tislattua vettä, sekoita, ja kaada koko seos sakkoineen muovikehtoon. Lisää keitinlasiin vielä pari millilitraa tislattua vettä ja kaada seos kehtoon, jotta saat kerättyä mahdollisimman paljon sakkaa.
8. Pidä magneettia kehdon alapuolella kiinni pohjassa. Kaada vesi pois kuten aikaisemmin niin, että sakka jää kehtoon. Koeta saada mahdollisimman paljon vettä pois niin, ettei nestettä enää valu kehdon pohjaa pitkin, kun kallistat sitä.
9. Lisää kehtoon 1.0 ml (CH₃)₄NOH -liuosta, sekoita huolellisesti lasisauvalla.
10. Kaada liuos pois sakan päältä magneetin avulla kuten aiemminkin. Pohjalle jäävä tuote on varsinainen ferroneste. Käytä jäteastiana puhdasta keitinlasia, niin saat arvokkaan tuotteen takaisin jos se vahingossa valuu hukkaan. Nestettä voi koettaa poistaa myös pipetillä.

Tässä vaiheessa käytetyt astiat voi huuhdella tai laittaa veteen likoamaan, ettei lika kuivu niihin kiinni.

11. Tutki ferronesteen ominaisuuksia liikuttelemalla magneettia kehdon alla. Älä kosketa nestettä suoraan magneetilla, vaan ainoastaan astian läpi!