Ferro-Clepsydre

Lors de la fête de la science, nous avons assisté à la démonstration de Monsieur Vincent DUPUIS sur les ferrofluides. Il nous est alors venue l'idée de se baser sur ce même matériau afin de créer une clepsydre.

L'objectif est la réalisation d'une clepsydre avec des ferrofluides. Le but est de voir le fluide remonter lorsqu'on pose un aimant au sommet de la clepsydre.

Dans un premier temps nous avons pour ambition de synthétiser le ferrofluide(nanoparticules de magnétite Fe3O4) nous même en appliquant un protocole de travaux pratique de L3 chimie.

Manipulation effectuées:

• Dans un bécher peser 7,2g de FeCl2
• Ajouter 20mL d'eau distiller
• Ajouter 4mL d'acide chlorhydrique concentré
• Agiter avec agitateur magnétique jusqu'à dissolution complète du chlorure ferreux
• Ajouter 29mL de FeCl3 concentré a 27%
• Compléter jusqu'à 100mL avec de l'eau distillée
• Sous hotte avec agitateur magnétique ajouter 40mL d'ammoniac concentré a 20% (Prendre garde au vapeurs). On observe que la solution initialement transparente change subitement de couleur pour devenir noire, un précipité granuleux se forme à la surface.
• Laisser sous agitation pendant 30 minutes
• Mettre à décanter sur des plaques magnétiques. Après plusieurs minutes on observe deux phases par un léger changement de couleur.
• Enlever le surnageant à l'aide d'une pipette
• Ajouter 40mL d'eau distillée
• Agiter 10 minutes
• Laisser décanter sur plaques magnétiques
• Enlever le surnageant
• Ajouter 40mL d'eau distillée
• Deux méthodes de dispersion sont possibles: dispersion en milieu organique ou milieu aqueux, nous choisissons la dispersion en milieu aqueux
• Laver de nouveau trois fois la solution à l'eau distillée
• Ajouter 40mL de solution aqueuse de TAMOH concentré à 25% en masse (Attention ceci est une base forte ne pas mettre en contact avec la peau et les yeux).
• On observe de petites granules microscopiques de de magnétite Fe3O3 qui sont des aggloméras de nanoparticules.
• Laisser décanter sur aimant et enlever le surnageant. On obtient un concentré que l'on dilue dans 5mL d'eau distillée.
• Verser la solution finale dans du with spirit. On remarque que le liquide réagit au champ magnétique de l'aimant.

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Remarques sur la manipulation:

Le protocole énoncé comporte des manipulations délicates ce qui implique des résultats incertains et un faible taux de réussite. Lors de notre premier essaie la solution n'a pas décanté nous avons alors réitéré le protocole. Le résultats obtenus lors de notre deuxième essaie certes réagit au champ magnétique d'un aimant puissant et s'écoule effectivement suivant les lignes de champ, mais nous n'obtenons pas de phénomènes de modification de tension de surface sous forme de pointes en régime statique. En outre, le fluide ne réagit pas lorsqu'on le confronte à des faibles champs magnétiques.

Afin de déterminer à quel valeur de champs magnétique le fluide réagit, nous aimerions placer le fluide en présence d'électroaimant et faire varier le champs de 0 a 1 T.

Nous avons aussi dans l'idée d'observer au microscope comment se comporte les nanoparticules de magnétite dans un champ magnétique.

En conclusion, la manipulation nous a permis de synthétiser un fluide magnétique, mais pas assez sensible pour être attirer par de faibles champs magnétiques, nous ne pouvons pas utiliser le fluide synthétisé pour notre projet de clepsydre.