Hacer flotar una canica de metal o de vidrio en una solución acuosa

Question

Estoy tratando de encontrar una manera de hacer flotar metal (aluminio) o vidrio en una mezcla de agua y algún material soluble en agua. Soy consciente de que la sal se puede utilizar para aumentar la densidad del agua, pero dudo que se pueda llegar a ese extremo porque tanto el aluminio como el vidrio son más densos que la sal (posiblemente sea una lógica errónea, tengo un conocimiento limitado del tema). Así que básicamente: si hay alguna manera de hacer que el aluminio o el vidrio floten en el agua, posiblemente a través de la adición de un material soluble en agua, por favor hágamelo saber.

Editar: Básicamente lo que estoy haciendo es intentar pensar en formas creativas de clasificar materiales por densidad, por ejemplo un conjunto de canicas. Con el ejemplo de las soluciones con sal, variaría la cantidad de sal en la mezcla para alterar qué materiales flotarían.

Answer 1

La mejor alternativa actual no tóxica a la Solución Clerici parece ser Politungstato de sodio (SPT). También tiene un pH neutro (~7), lo que es importante cuando se trabaja con aluminio. Por dilución/evaporación, la densidad cubre el rango $1.1\!\!-\!\!3.1$ g/cm $^2$ , pero por encima de $2.5$ g/cm $^2$ puede desarrollar un tinte azul inofensivo y reversible cuando se expone a metales reducidos. El aluminio tiene una pátina de óxido, por lo que no estoy seguro de que pueda considerarse un metal reducido en este contexto. El SPT es bastante caro sin embargo.

El aluminio es $2.7$ g/cm $^2$ y El vidrio común es $2.52$ g/cm $^2$ . Así que ambos materiales, muchas piedras preciosas y algunos minerales flotará en el SPT.

Answer 2

Uno de los requisitos de la base líquida de los fluidos de perforación petrolífera es la alta densidad. Además de evitar que las virutas se salgan de la suspensión, el aumento de la presión hidrostática ayuda a evitar que los lados del pozo se derrumben antes de que se pueda aplicar un revestimiento de acero.

Los fluidos de perforación de yacimientos petrolíferos se basan en soluciones de formiato de metales alcalinos. Las soluciones de formiato de sodio, potasio e incluso de cesio se utilizan a escala de varias toneladas. Las razones de su éxito en esta aplicación son la alta solubilidad de los formatos y la baja toxicidad de las soluciones. Los formiatos de sodio y de potasio son ciertamente muy baratos; desconozco el precio del formiato de cesio.

Según el documento correspondiente, que puede descargarse en http://www.cabotcorp.com/solutions/products-plus/cesium-formate-brines/formate-technical-manual Se pueden preparar salmueras de formiato de cesio de hasta 2,50g/cm3 de densidad a 15,6C. Supongo que la solubilidad aumenta a mayor temperatura.

Eso puede no ser suficiente para hacer flotar el vidrio normal, pero debería ser suficiente para hacer flotar el vidrio de borosilicato, que según http://www.udel.edu/chem/GlassShop/PhysicalProperties.htm tiene una densidad de 2,23 g/cm3. Del mismo modo, el aluminio no flotará en esta solución, pero el boro sí.

Mirando las otras respuestas, observo que la solución de Clerici utiliza una combinación de formiato y malonato, presumiblemente para mejorar la solubilidad al tener una mezcla de iones. En principio, esta estrategia debería funcionar con el cesio. Probablemente, la solución no tóxica por excelencia sería una solución de politungstato de cesio.

Un problema que encontrarás es que los materiales de densidad similar tienden a tener un índice de refracción similar. El vidrio transparente en una solución transparente de alta densidad puede ser casi invisible. Además, hay que tener cuidado con el aluminio en contacto con soluciones alcalinas. Si el pH es lo suficientemente alto, disolverán la capa de óxido, permitiendo que el aluminio que hay debajo se corroa extremadamente rápido con la evolución del hidrógeno.

Edición: Gracias a John Downs por la siguiente información: La solución de tungstato de cesio con densidad de SG 2,80 está disponible en varias fuentes. Esto es interesante aunque es menos que la densidad de la solución de politungstato de sodio mencionada en la respuesta de Aabaakawad.

Answer 3

Bueno, si un barco de juguete hecho de aluminio o vidrio no es lo que tenía en mente, consideremos el método de aumentar la densidad del agua con aditivos. Seguramente, la sal de mesa común no te llevará tan lejos, pero hay otras sales. Solución Clerici me viene a la mente; probablemente no es tan fácil de conseguir, pero ciertamente es lo suficientemente denso. Y sí, se inventó precisamente para eso: para separar materiales por densidad.

Answer 4

Desde un punto de vista práctico: pruebe la metilcelulosa. Forma un gel transparente con el agua. Por intuición, diría que puedes conseguir una solución lo suficientemente saturada a temperatura ambiente como para que las canicas de vidrio o aluminio floten (aviso, no lo he probado yo mismo ni he calculado si es posible). Otra posibilidad es utilizar otro gelificante con aplicaciones alimentarias, como la goma xantana, o incluso cocinar un pudin de almidón (preferiblemente de tapioca, ya que otros tipos comunes como la maicena no son tan transparentes). Puedes cambiar la concentración para conseguir la densidad que desees.

A diferencia de los reactivos de laboratorio, los gelificantes alimentarios son fáciles de conseguir (algunos más que otros) y no son tóxicos hasta el punto de ser seguros de ingerir. El inconveniente es que el resultado es visiblemente viscoso. Así que si se trata de construir un truco de magia ("mira, esta canica de cristal flota en agua pura") no servirá de nada.