Nanotechnologie in der Schule - Prof. Dr. Thomas Wilhelm

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9.1 Bedingungen an die Partikelgröße
(9.7)
kB · T > ∆ρ · d3
π · g · h (9.8)
6
beziehungsweise im Grenzfall gilt, wenn man Gleichung (9.8) nach d auflöst:
Beispiel
dmax = 3
�
6kBT
∆ρ · g · h · π
(9.9)
Im Folgenden soll nun der maximale Teilchendurchmesser dmax von Magnetit-Teilchen
Fe 3 O 4 bei einer Dispergierung mit Ölsäure 1 C 18 H 34 O 2 berechnet werden. Diese Teichen
werden schließlich in Decan C 10 H 22 gelöst. In diesem Beispiel geht man von der Zimmer-
temperatur (20 ◦ C�=293 K) aus. Die Dichten der verschiedenen Bestandteile sind in Tabel-
le 9.1 aufgelistet:
Name Strukturformel Dichte in � g
cm3 �
Quelle
Magnetit Fe 3 O 4 5, 2 [Okr09, Seite 84]
Ölsäure C 18 H 34 O 2 0, 9 [Mera]
Decan C 10 H 22 0, 7 [Merb]
Tab. 9.1: Dichten der Bestandteile eines Ferrofluids
Da die Magnetitteilchen im Fluid von Ölsäureketten umgeben sind, ist davon auszugehen,
dass diese in Decan suspendierten Teilchen eine geringere Dichte als 5, 2 g
cm 3 besitzen. Für
die Rechnung wird angenommen, dass die Dichte dieser Teilchen etwa bei 4, 7 g
cm 3 liegt.
Damit ergibt sich für den Dichteunterschied ∆ρ zwischen den Teilchen und der Ölsäure:
∆ρ = ρT − ρFl = 4, 7 g
cm
g g
− 0, 7 = 4, 0 3 cm3 cm3 (9.10)
1 Damit Ferrofluide stabil bleiben und nicht agglomerieren, können die Magnetitteilchen, bevor sie in
einer Flüssigkeit gelöst werden, beispielsweise mit langkettigen Molekülen umgeben werden (vergleiche Ab-
schnitt 9.3.1 auf Seite 108).
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