마그네타이트 합성과 자기특성 관찰(무기화학실험)

소개글

"마그네타이트 합성과 자기특성 관찰(무기화학실험)"에 대한 내용입니다.

목차

1. 서론
2. 실험 방법
3. 결과 및 고찰
4. 결론

본문내용

이번 실험의 목표는 마그네타이트를 합성하고 합성한 물질이 마그네타이트가 맞는지 확인하기 위해 XRD를 사용하여 합성한 물질이 마그네타이트임을 확인하고 합성한 물질의 자기적 성질을 알아보는 것이다.

마그네타이트는 흑색 분말 또는 결정으로 등축 결정계에 속하며 격자는 역스피넬형 구조로 면심입방 단 위셀 내에 산소(O2−) 이온 4개가 모서리에 존재하는 사면체 자리 8개를 Fe3+ 이온들이 차지하며, O2− 이온들이 6개의 모 서리에 존재하는 16개의 팔면체 자리들을 Fe2+ 및 Fe3+ 이온 들 각 8개가 차지하게 된다. 격자 상수는 8.398Å, 녹는점 1538℃, 강자성이며 상당히 전기를 잘 통하는 성질을 가진다.

특히 이번 실험에서는 Fe(Ⅱ)염과 Fe(Ⅲ)염을 암모니아수로 산화시켜 자성을 띠는 마그네타이트 나노입자 용액인 페로플루이드를 합성할 것이다. 반응식은 다음과 같다.

전체 : 2FeCl3 + FeCl2 + 8NH3 + 4H2O → Fe3O4 + 8NH4Cl

1. 2FeCl3 + 6NH3+ 6H2O → 2FeO(OH) + 6NH4Cl +2H2O
2. FeCl2 + 2NH3+ 2H2O → Fe(OH)2 + 2NH4Cl
3. 2FeO(OH) + Fe(OH)2 → Fe3O4 + 2H2O

페로플루이드란 자기장이 존재할 때 강하게 자화되는 액체이다. 페로플루이드는 1963년에 나사의 스티브 파펠에 의해 고안되어 자기장을 적용하여 무중력 환경에서 액체 연료를 펌프 입구로 연료를 끌어당길 수 있게 만들어졌다.

위 방법을 통해 만들어진 마그네타이트가 페로플루이드로서 이용되기 위해서는 마그네타이트 입자가 액체 매개체에서 브라운 운동을 하여 밀도나 특성을 유지할 수 있게 하여야 한다. (브라운 운동이란 액체나 기체 속에서 미소입자들이 불규칙하게 운동하는 현상이다.) 하지만 마그네타이트는 자력과 반데르발스 상호작용에 의해 뭉치려고 한다. 이를 극복하기 위해서 계면활성제를 이용하여 금속입자와 유체와의 친화력을 높이고 계면 활성제간의 반발력에 의해 금속입자끼리의 응집도 방지할 수 있다.

참고 자료

전이금속 원소가 치환된 준강자성체 T0.2Fe2.8O4(T = V, Cr, Mn) 화합물의 광학적 성질 분석/김광주/2011
인위적으로 움직이는 자성유체의 활용 /Science Times/조재형/2010