ظهرت هذا الأسبوع
البلوتونيوم عنصر كيميائي مشع عبر اليورانيوم برمز Pu والرقم الذري 94. وهو معدن أكتينيد ذو مظهر رمادي فضي يتلوث عند تعرضه للهواء ، ويشكل طبقة باهتة عند أكسدة. يُظهر العنصر عادةً ستة تآصلات وأربع حالات أكسدة. يتفاعل مع الكربون والهالوجينات والنيتروجين والسيليكون والهيدروجين. عند تعرضه للهواء الرطب ، فإنه يشكل أكاسيد وهيدرات توسع العينة حتى 70٪ في الحجم ، والتي بدورها تتقشر كمسحوق قابل للاشتعال. وهي مادة مشعة ويمكن أن تتراكم في العظام ، مما يجعل التعامل مع البلوتونيوم أمرًا خطيرًا. [1] توجد كميات قليلة جدًا من البلوتونيوم بشكل طبيعي. يتشكل البلوتونيوم 239 والبلوتونيوم 240 في محطات الطاقة النووية عندما يلتقط اليورانيوم 238 النيوترونات. [2]
Fاكل المقالات
لقد أخذ أحد أقوى أنواع الليزر على وجه الأرض ، لكن العلماء فعلوا ذلك. لقد أكدوا وجود جليد ساخن "فائق الأيونية"، وهو ماء متجمد يمكن أن يظل صلبًا عند درجات حرارة تصل إلى آلاف الدرجات. هذا الشكل الغريب من الجليد ممكن بسبب الضغط الهائل ، ويمكن لنتائج التجربة أن تلقي الضوء على البنية الداخلية للكواكب الجليدية العملاقة مثل أورانوس ونبتون. على سطح الأرض، تختلف نقاط غليان وتجمد الماء قليلاً فقط - يغلي بشكل عام عندما يكون الجو حارًا جدًا، ويتجمد عندما يكون باردًا. لكن كلاً من هذه التغيرات في الحالة تكون بسبب نزوة الضغط (وهذا هو السبب في أن نقطة غليان الماء تكون أقل على الارتفاعات الأعلى). في فراغ الفضاء، لا يمكن أن يتواجد الماء في حالته السائلة. فهو يغلي ويتبخر على الفور حتى عند -270 درجة مئوية - متوسط درجة حرارة الكون - قبل أن يتحول إلى بلورات ثلجية. ولكن من المفترض أنه في البيئات ذات الضغط العالي للغاية، يحدث العكس: يتجمد الماء، حتى في درجات حرارة عالية للغاية. لاحظ العلماء في مختبر لورانس ليفرمور الوطني هذا بشكل مباشر للمرة الأولى مؤخرًا ، وتم تفصيله في ورقة بحثية العام الماضي. لقد صنعوا الجليد السابع، وهو الشكل البلوري للجليد الذي يزيد ضغطه عن 30,000 ألف مرة من الضغط الجوي للأرض، أو 3 جيجاباسكال، وقاموا بتفجيره بالليزر. كان للجليد الناتج تدفق موصل للأيونات، بدلاً من الإلكترونات، ولهذا السبب يطلق عليه اسم الجليد الفائق التأين. والآن أكدوا ذلك من خلال تجارب المتابعة. لقد اقترحوا أن يسمى الشكل الجديد Ice XVIII. في التجربة السابقة ، كان الفريق قادرًا فقط على ملاحظة الخصائص العامة ، مثل الطاقة ودرجة الحرارة ؛ ظلت التفاصيل الدقيقة للهيكل الداخلي بعيدة المنال. لذلك، صمموا تجربة باستخدام نبضات الليزر وحيود الأشعة السينية للكشف عن البنية البلورية للجليد. وقالت الفيزيائية فيديريكا كوباري من LLNL: "أردنا تحديد التركيب الذري للمياه فائقة التأين". "ولكن بالنظر إلى الظروف القاسية التي من المتوقع أن تكون فيها هذه الحالة المراوغة للمادة مستقرة، فإن ضغط الماء لمثل هذه الضغوط ودرجات الحرارة والتقاط لقطات للبنية الذرية في نفس الوقت كان مهمة صعبة للغاية، الأمر الذي يتطلب تصميمًا تجريبيًا مبتكرًا." وهنا هذا التصميم. أولاً ، يتم وضع طبقة رقيقة من الماء بين سندان من الماس. ثم يتم استخدام ستة أشعة ليزر عملاقة لتوليد سلسلة من موجات الصدمة بكثافة متزايدة تدريجيًا لضغط الماء عند ضغوط تصل إلى 100-400 جيجاباسكال، أو 1 إلى 4 ملايين ضعف الضغط الجوي للأرض. في الوقت نفسه ، تنتج درجات حرارة تتراوح بين 1,650 و 2,760 درجة مئوية (تبلغ درجة حرارة سطح الشمس 5,505 درجة مئوية). تم تصميم هذه التجربة بحيث يتجمد الماء عند ضغطه ، ولكن نظرًا لأنه لا يمكن الحفاظ على ظروف الضغط ودرجة الحرارة إلا لجزء من الثانية ، كان الفيزيائيون غير متأكدين من أن بلورات الجليد سوف تتشكل وتنمو. لذلك ، استخدموا الليزر لتفجير قطعة صغيرة من رقائق الحديد مع 16 نبضة إضافية ، مما يخلق موجة من البلازما التي تولد وميض الأشعة السينية في الوقت المناسب بالضبط. انحرفت هذه الومضات عن البلورات الموجودة بالداخل ، مما يدل على أن الماء المضغوط كان بالفعل متجمدًا ومستقرًا. وقال كوباري: "إن أنماط حيود الأشعة السينية التي قمنا بقياسها هي علامة لا لبس فيها على بلورات الجليد الكثيفة التي تتشكل أثناء ضغط موجة الصدمة فائقة السرعة، مما يدل على أن نواة الجليد الصلب من الماء السائل سريعة بما يكفي لمراقبتها في المقياس الزمني للنانو ثانية للتجربة". وأظهرت هذه الأشعة السينية بنية لم تُرى من قبل - بلورات مكعبة تحتوي على ذرات أكسجين في كل زاوية، وذرة أكسجين في وسط كل وجه. وقال الفيزيائي ماريوس ميلوت من LLNL: "إن العثور على دليل مباشر على وجود شبكة بلورية للأكسجين يجلب آخر قطعة مفقودة إلى اللغز فيما يتعلق بوجود جليد الماء فائق التأين". "وهذا يعطي قوة إضافية للأدلة على وجود الجليد الفائق التأين الذي جمعناه العام الماضي." تكشف النتيجة عن دليل حول كيفية امتلاك عمالقة الجليد مثل نبتون وأورانوس لمثل هذه المجالات المغناطيسية الغريبة، المائلة بزوايا غريبة، ومع خطوط استواء لا تدور حول الكوكب. في السابق ، كان يُعتقد أن هذه الكواكب لديها محيط سائل من الماء الأيوني والأمونيا بدلاً من الوشاح. لكن بحث الفريق يظهر أن هذه الكواكب يمكن أن يكون لها غلاف صلب، مثل الأرض، ولكنها مصنوعة من الجليد فائق التأين الساخن بدلاً من الصخور الساخنة. ونظرًا لأن الجليد الفائق التأين موصل للغاية، فقد يؤثر ذلك على المجالات المغناطيسية للكواكب. "نظرًا لأن الجليد المائي في الظروف الداخلية لأورانوس ونبتون يحتوي على شبكة بلورية، فإننا نرى أن الجليد الفائق التأين لا ينبغي أن يتدفق مثل السائل مثل النواة الخارجية للحديد السائل للأرض. وبدلاً من ذلك، ربما يكون من الأفضل تصور أن الجليد الفائق التأين سوف يتدفق بشكل مشابه لغطاء الأرض، وهو مصنوع من الصخور الصلبة، ومع ذلك يتدفق ويدعم حركات الحمل الحراري واسعة النطاق على فترات زمنية جيولوجية طويلة جدًا. "وهذا يمكن أن يؤثر بشكل كبير على فهمنا للبنية الداخلية وتطور الكواكب العملاقة الجليدية، فضلا عن جميع أبناء عمومتها العديدة خارج المجموعة الشمسية."
http://www.sciencealert.com.au
طور الباحثون طريقة قائمة على الكيمياء الكهربية لاكتشاف المواد الخافضة للتوتر السطحي ، وتحديداً سلفونات فلورو أوكتان المشبعة (PFOS) وحمض البيرفلوروكتانويك (PFOA) ، مع حساسية وخصوصية عالية (شرجي. علم. 2019 ، DOI: 10.1021 / acs.analchem.9b01060). المواد الخافضة للتوتر السطحي المشبعة بالفلور مستقرة للغاية بسبب شقوق البيرفلوروالكيل ، وهي شائعة في منتجات مثل الطلاءات غير اللاصقة ورغوة مكافحة الحرائق. يرتبط التعرض المزمن لاثنين من هذه المواد المشبعة بالفلورو ألكيل ، وهما سلفونات مشبعة بالفلور أوكتين و PFOA ، بقضايا صحية لدى البشر. على الرغم من أن هاتين المادتين الكيميائيتين لم تعدا مستخدمة في الصناعة ، إلا أنها تستمر في البيئة ويمكن أن تلوث مياه الشرب. بدأ Long Luo ، الكيميائي التحليلي في جامعة واين ستيت ، بحثه عن طريقة جديدة للكشف عن هذه المواد الكيميائية الضارة بعد حدث تلوث بسلفونات مشبعة بالفلور أوكتين / حمض بيرفلورو الأوكتين (PFOA) في مدينة ميتشيجان خلال صيف 2018. تستخدم طريقة الكشف الأكثر شيوعًا استخدام كروماتوجرافيا سائلة عالية الأداء مع قياس الطيف الكتلي الترادفي (HPLC-MS / MS) ، والتي تتطلب أجهزة معقدة ويمكن أن تكلف ما يصل إلى 300 دولار لكل عينة ، كما يقول لو. على أمل تطوير طريقة أبسط وأقل تكلفة ، لجأ الفريق إلى الكيمياء الكهربائية. تعتمد طريقتهم على ظاهرة تُعرف باسم تنوي الفقاعة الكهروكيميائية. تطبيق الجهد الكهربائي على قطب كهربائي في محلول مائي يقسم الماء إلى غاز الهيدروجين والأكسجين. يؤدي تكثيف التيار إلى زيادة تركيز الغاز بالقرب من القطب حتى تتشكل فقاعة ، مما يسد سطح القطب ويسبب انخفاض التيار. تعمل المواد الخافضة للتوتر السطحي على تقليل التوتر السطحي وتسهيل تكوين هذه الفقاعات ، مما يعني أن مقدار التيار المطلوب لتكوين تلك الفقاعات يرتبط عكسياً بتركيز الفاعل بالسطح. لاختبار طريقتهم ، قام لو ومعاونوه بتصنيع أقطاب بلاتينية صغيرة قطرها أقل من 100 نانومتر (الأقطاب الكهربائية الأصغر أكثر حساسية). يمكن للفريق اكتشاف تركيزات PFOA و PFOA منخفضة تصل إلى 80 ميكروغرام / لتر و 30 ميكروغرام / لتر على التوالي. نقلت عينات التركيز المسبق باستخدام الاستخلاص بالمرحلة الصلبة حد الاكتشاف إلى أقل من 70 نانوغرام / لتر - وهو المستوى الاستشاري الصحي لمياه الشرب الذي حددته الولايات المتحدة وكالة حماية البيئة. ظلت الطريقة أيضًا حساسة وانتقائية لاكتشاف المواد الخافضة للتوتر السطحي حتى في وجود تركيز أكبر بمقدار 1,000 مرة من البولي (إيثيلين جليكول) ، وهو جزيء غير خافض للتوتر السطحي له وزن جزيئي مماثل لوزن سلفونات الأوكتين المشبعة بالفلور. تقول ميشيل كريمي ، مهندسة البيئة في جامعة كلاركسون: "الطرق الكهروكيميائية ، بشكل عام ، تبشر كثيرًا بقياس تركيزات منخفضة جدًا من الملوثات في المصفوفات المعقدة". "أتطلع إلى معرفة المزيد عن مستقبل هذه التكنولوجيا ، بما في ذلك التحقق من صحتها في عينات المياه الملوثة ميدانيًا." يقول لو إن إنشاء جهاز محمول باليد لاختبار المياه في الجداول والمواقع الميدانية الأخرى - وليس فقط مياه الشرب - هو الهدف النهائي. تتمثل إحدى الخطوات المهمة في هذه العملية في تطوير مرحلة ما قبل المعالجة لإزالة المواد الخافضة للتوتر السطحي الأخرى التي تعزز أيضًا تكوين الفقاعات عند الأقطاب الكهربائية ، مثل كبريتات دوديسيل الصوديوم.
