Nanotechnologie in der Schule - Prof. Dr. Thomas Wilhelm

10.4 Eigene Herstellungsversuche
zu schwach konzentriert war. Deshalb wurde die Menge der beiden Eisenchloriden
und der Natronlauge bei gleichbleibender Menge n-Decan verdoppelt.
Bei der letzten Modifikation zeigte sich eine bessere Magnetisierung des Fluids, jedoch
waren trotz aller Veränderungen im Herstellungsprozess im Edukt nicht die gewünschten
Rosensweig-Instabilitäten zu sehen. Aus diesen Gründen wurde die Praktikabilität des
Rezeptes angezweifelt und nach anderen Herstellungsvarianten gesucht. Zwei US-Patente
von Sanaa E. Khalafalla et al. [Kha80] und [Kha74] waren hierbei sehr hilfreich.
Diese beiden Patente wurden teilweise vom Englischen ins Deutsche übersetzt, um genauere
Kenntnisse über Herstellungsprozesse sowie Bedeutung der verwendeten Chemikalien zu
erlangen (siehe Anhang Kapitel B ab Seite 185).
10.4.3 Eigene Herstellungsvariante
In Anlehnung an die beiden Patente wurde nun versucht, ein hochwertigeres Ferrofluid
herzustellen, das auch die Rosensweig-Instabilitäten zeigen sollte. Dazu wurden als Aus-
gangsstoffe wie zuvor die beiden Eisenchloride verwendet. Dabei wählte man ein molares
Verhältnis von Eisen(II)chlorid zu Eisen(III)chlorid von 2 zu 3, d.h. beispielsweise 0, 06 mol
FeCl 2 · H 2 O, was 11, 93 g entspricht, und 0, 09 mol FeCl 3 ·H 2 O, was 24, 33 g entspricht. Die
beiden Chloride wurden jeweils getrennt voneinander in Wasser gelöst (in diesem Bei-
spiel jeweils etwa 50 ml 1 ) und schließlich zusammengemischt. Anstelle einer Natronlauge
wurde für den Ausfällungsprozess 28%-iges Ammoniumhydroxid (auch Ammoniakwasser
genannt) verwendet. Hierbei ist es wichtig, dass dies sehr langsam tröpfchenweise in die
Eisensalzlösung hinzugegeben und dabei kräftig gerührt wird:
FeCl 2 · 4 H 2 O + 2 FeCl 3 · 6 H 2 O + 8 NH 4 OH → Fe 3 O 4 ↓ + 8 HCl + 20 H 2 O + 8 NH 3 ↑
Die Verwendung von Ammoniumhydroxid anstelle von Natronlauge hat den Vorteil, dass
als Edukt unter anderem eine Säure gebildet wird. Denn die Viskosität des Ferrofluids
nimmt bei Verwendung von NaOH aufgrund von Seifenbildung zu. Hierbei wurde, im Ver-
gleich zu den rechnerisch benötigten Menge, ein Überschuss der NH 4 OH-Moleküle von etwa
70 % gewählt. Dies entspricht im genannten Beispiel etwa der Menge von 50 ml der 28%-
igen Ammoniumhydroxid-Lösung. Im Anschluss wurde der Niederschlag mehrere Male mit
Wasser ausgewaschen.
1 Die exakte Wassermenge ist nicht von allzugroßer Bedeutung. Es sollte aber mindestens so viel Wasser
hinzugegeben werden, dass sich die Salze vollständig lösen. Die Löslichkeit von Eisen(II)chlorid-Tetrahydrat
beträgt etwa 1600 g/l [Merc], die von Eisen(III)chlorid-Hexahydrat beträgt 920 g/l [Merd].
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