Εμφανίζεται αυτήν την εβδομάδα
Το πλουτώνιο είναι ένα διαουρανικό ραδιενεργό χημικό στοιχείο με το σύμβολο Pu και ατομικός αριθμός 94. Είναι ένα μέταλλο ακτινίδης με ασημί-γκρι εμφάνιση που αμαυρώνεται όταν εκτίθεται στον αέρα και σχηματίζει μια θαμπό επίστρωση όταν οξειδώνεται. Το στοιχείο εμφανίζει κανονικά έξι αλλοτρόπους και τέσσερις καταστάσεις οξείδωσης. Αντιδρά με άνθρακα, αλογόνα, άζωτο, πυρίτιο και υδρογόνο. Όταν εκτίθεται σε υγρό αέρα, σχηματίζει οξείδια και υδρίδια που επεκτείνουν το δείγμα έως και 70% σε όγκο, τα οποία με τη σειρά τους ξεφλουδίζουν ως σκόνη που είναι πυροφορική. Είναι ραδιενεργό και μπορεί να συσσωρευτεί στα οστά, γεγονός που καθιστά τον χειρισμό του πλουτωνίου επικίνδυνο. [1] Πολύ μικρές ποσότητες πλουτωνίου εμφανίζονται φυσικά. Το πλουτώνιο-239 και το πλουτώνιο-240 σχηματίζονται σε πυρηνικούς σταθμούς όταν το ουράνιο-238 συλλαμβάνει νετρόνια. [2]
Fάρθρα
Έχει πάρει ένα από τα πιο ισχυρά λέιζερ στον πλανήτη, αλλά οι επιστήμονες το έχουν κάνει. Επιβεβαίωσαν την ύπαρξη «υπειονικού» ζεστού πάγου - παγωμένου νερού που μπορεί να παραμείνει στερεό σε χιλιάδες βαθμούς θερμότητας. Αυτή η παράξενη μορφή πάγου είναι δυνατή λόγω της τεράστιας πίεσης και τα ευρήματα του πειράματος θα μπορούσαν να ρίξουν φως στην εσωτερική δομή των γιγαντιαίων πλανητών πάγου, όπως ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας. Στην επιφάνεια της Γης, τα σημεία βρασμού και ψύξης του νερού ποικίλλουν μόνο λίγο - γενικά βράζει όταν είναι πολύ ζεστό και κατάψυξη όταν είναι κρύο. Αλλά και οι δύο αυτές αλλαγές στην κατάσταση βρίσκονται στο πνεύμα της πίεσης (γι 'αυτό το σημείο βρασμού του νερού είναι χαμηλότερο σε υψηλότερα υψόμετρα). Στο κενό του χώρου, το νερό δεν μπορεί να υπάρχει στην υγρή του μορφή. Βράζει και εξατμίζεται αμέσως ακόμη και στους -270 βαθμούς Κελσίου - τη μέση θερμοκρασία του Σύμπαντος - προτού εξαπολυθεί σε κρύσταλλα πάγου. Ωστόσο, θεωρήθηκε ότι σε περιβάλλοντα εξαιρετικά υψηλής πίεσης, συμβαίνει το αντίθετο: το νερό στερεοποιείται, ακόμη και σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες. Οι επιστήμονες στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore το παρατήρησαν άμεσα για πρώτη φορά μόλις πρόσφατα, αναλυτικά σε μια εφημερίδα πέρυσι. Δημιούργησαν το Ice VII, το οποίο είναι η κρυσταλλική μορφή πάγου πάνω από 30,000 φορές την ατμοσφαιρική πίεση της Γης, ή 3 gigapascals, και το έριξαν με λέιζερ. Ο πάγος που προέκυψε είχε αγώγιμη ροή ιόντων και όχι ηλεκτρονίων, γι 'αυτό και ονομάζεται υπεριονικός πάγος. Τώρα το επιβεβαίωσαν με πειράματα παρακολούθησης. Πρότειναν τη νέα φόρμα να ονομάζεται Ice XVIII. Στο προηγούμενο πείραμα, η ομάδα μπόρεσε να παρατηρήσει μόνο γενικές ιδιότητες, όπως ενέργεια και θερμοκρασία. οι λεπτότερες λεπτομέρειες της εσωτερικής δομής παρέμειναν αόριστες. Έτσι, σχεδίασαν ένα πείραμα χρησιμοποιώντας παλμούς λέιζερ και περίθλαση ακτίνων Χ για να αποκαλύψουν την κρυσταλλική δομή του πάγου. «Θέλαμε να προσδιορίσουμε την ατομική δομή του υπειονικού νερού», δήλωσε η φυσική Federica Coppari του LLNL. «Ωστόσο, δεδομένων των ακραίων συνθηκών στις οποίες αυτή η αόριστη κατάσταση της ύλης προβλέπεται να είναι σταθερή, η συμπίεση του νερού σε τέτοιες πιέσεις και θερμοκρασίες και ταυτόχρονα η λήψη στιγμιότυπων της ατομικής δομής ήταν μια εξαιρετικά δύσκολη εργασία, η οποία απαιτούσε έναν καινοτόμο πειραματικό σχεδιασμό». Εδώ είναι αυτό το σχέδιο. Πρώτον, τοποθετείται ένα λεπτό στρώμα νερού ανάμεσα σε δύο αμόνι διαμαντιών. Στη συνέχεια, έξι γιγαντιαία λέιζερ χρησιμοποιούνται για να δημιουργήσουν μια σειρά από κύματα σοκ σε προοδευτικά αυξανόμενη ένταση για να συμπιέσουν το νερό σε πιέσεις έως και 100-400 gigapascals, ή 1 έως 4 εκατομμύρια φορές την ατμοσφαιρική πίεση της Γης. Ταυτόχρονα, παράγουν θερμοκρασίες μεταξύ 1,650 και 2,760 βαθμούς Κελσίου (η επιφάνεια του Ήλιου είναι 5,505 βαθμοί Κελσίου). Αυτό το πείραμα σχεδιάστηκε έτσι ώστε το νερό να παγώνει όταν συμπιέζεται, αλλά επειδή οι συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας μπορούσαν να διατηρηθούν μόνο για ένα κλάσμα του δευτερολέπτου, οι φυσικοί ήταν αβέβαιοι ότι οι κρύσταλλοι πάγου θα σχηματίστηκαν και θα αναπτυχθούν. Έτσι, χρησιμοποίησαν λέιζερ για να εκτοξεύσουν ένα μικροσκοπικό κομμάτι αλουμινόχαρτου με 16 επιπλέον παλμούς, δημιουργώντας ένα κύμα πλάσματος που δημιούργησε ένα φλας ακτίνων Χ την κατάλληλη στιγμή. Αυτές οι αναλαμπές διασπώνται από τους κρυστάλλους στο εσωτερικό, δείχνοντας ότι το συμπιεσμένο νερό ήταν πράγματι παγωμένο και σταθερό. "Τα μοτίβα περίθλασης ακτίνων Χ που μετρήσαμε είναι μια σαφής υπογραφή για πυκνούς κρυστάλλους πάγου που σχηματίζονται κατά τη διάρκεια της εξαιρετικά γρήγορης συμπίεσης κυματοκυμάτων που αποδεικνύει ότι η πυρήνωση του στερεού πάγου από υγρό νερό είναι αρκετά γρήγορη για να παρατηρηθεί στο νανοδευτερόλεπτο χρονοδιάγραμμα του πειράματος", δήλωσε ο Coppari. Αυτές οι ακτίνες Χ έδειξαν μια δομή που δεν είχε ξαναδεί ποτέ - κυβικούς κρυστάλλους με άτομα οξυγόνου σε κάθε γωνία και ένα άτομο οξυγόνου στο κέντρο κάθε προσώπου. «Η εύρεση άμεσων αποδεικτικών στοιχείων για την ύπαρξη κρυσταλλικού πλέγματος οξυγόνου φέρνει το τελευταίο κομμάτι που λείπει στο παζλ σχετικά με την ύπαρξη υπειονικού πάγου νερού», δήλωσε ο φυσικός Marius Millot του LLNL. «Αυτό δίνει πρόσθετη δύναμη στα στοιχεία για την ύπαρξη υπερήχων πάγου που συλλέξαμε πέρυσι.» Το αποτέλεσμα αποκαλύπτει μια ιδέα για το πώς οι γίγαντες του πάγου, όπως ο Ποσειδώνας και ο Ουρανός, θα μπορούσαν να έχουν τέτοια παράξενα μαγνητικά πεδία, με κλίση σε περίεργες γωνίες και με ισημερινούς που δεν περιβάλλουν τον πλανήτη. Προηγουμένως, θεωρήθηκε ότι αυτοί οι πλανήτες είχαν έναν υγρό ωκεανό ιονικού νερού και αμμωνίας στη θέση ενός μανδύα. Όμως, η έρευνα της ομάδας δείχνει ότι αυτοί οι πλανήτες θα μπορούσαν να έχουν ένα συμπαγές μανδύα, όπως η Γη, αλλά φτιαγμένοι από ζεστό υπερήνιο πάγο αντί για ζεστό βράχο. Επειδή ο υπερηχητικός πάγος είναι πολύ αγώγιμος, αυτό θα μπορούσε να επηρεάσει τα μαγνητικά πεδία των πλανητών. «Επειδή ο πάγος νερού στον εσωτερικό χώρο του Ουρανού και του Ποσειδώνα έχει κρυσταλλικό πλέγμα, υποστηρίζουμε ότι ο υπερηχητικός πάγος δεν πρέπει να ρέει σαν υγρό όπως ο εξωτερικός πυρήνας του ρευστού σιδήρου της Γης. Αντίθετα, είναι καλύτερα να φανταστεί κανείς ότι ο υπερηχητικός πάγος θα ρέει παρόμοια με τον μανδύα της Γης, ο οποίος είναι φτιαγμένος από συμπαγή βράχο, αλλά ρέει και υποστηρίζει μετακινήσεις μεγάλης κλίμακας σε πολύ μεγάλες γεωλογικές χρονικές κλίμακες », δήλωσε ο Millot.
http://www.sciencealert.com.au
Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει μια μέθοδο που βασίζεται στην ηλεκτροχημεία για την ανίχνευση επιφανειοδραστικών, συγκεκριμένα σουλφονικού υπερφθοροοκτανίου (PFOS) και υπερφθοροοκτανοϊκού οξέος (PFOA), με υψηλή ευαισθησία και ειδικότητα (Anal. Chem. 2019, DOI: 10.1021 / acs.analchem.9b01060). Τα υπερφθοριωμένα τασιενεργά είναι εξαιρετικά σταθερά λόγω των υπερφθοροαλκυλ χαρακτηριστικών, και είναι κοινά σε προϊόντα όπως αντικολλητικές επικαλύψεις και αφρό πυρόσβεσης. Η χρόνια έκθεση σε δύο τέτοιες υπερφθοροαλκυλικές ουσίες, PFOS και PFOA, έχει συνδεθεί με θέματα υγείας στον άνθρωπο. Αν και αυτά τα δύο χημικά δεν χρησιμοποιούνται πλέον στη βιομηχανία, παραμένουν στο περιβάλλον και μπορούν να μολύνουν το πόσιμο νερό. Ο Long Luo, ένας αναλυτικός χημικός στο Πανεπιστήμιο Wayne State, ξεκίνησε την αναζήτησή του για έναν νέο τρόπο ανίχνευσης αυτών των επιβλαβών χημικών μετά από ένα τέτοιο συμβάν μόλυνσης PFOS / PFOA σε μια πόλη του Μίσιγκαν το καλοκαίρι του 2018. Η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος ανίχνευσης χρησιμοποιεί υγρή χρωματογραφία υψηλής απόδοσης με διαδοχική φασματομετρία μάζας (HPLC-MS / MS), η οποία απαιτεί πολύπλοκα όργανα και μπορεί να κοστίσει έως και 300 $ ανά δείγμα, λέει ο Luo. Ελπίζοντας να αναπτύξει μια απλούστερη, λιγότερο δαπανηρή μέθοδο, η ομάδα στράφηκε στην ηλεκτροχημεία. Η μέθοδος τους βασίζεται σε ένα φαινόμενο γνωστό ως πυρήνωση ηλεκτροχημικών φυσαλίδων. Η εφαρμογή ηλεκτρικού δυναμικού σε ένα ηλεκτρόδιο σε ένα υδατικό διάλυμα χωρίζει το νερό σε αέριο υδρογόνο και οξυγόνο. Η αύξηση του ρεύματος αυξάνει τη συγκέντρωση αερίου κοντά στο ηλεκτρόδιο έως ότου σχηματιστεί μια φυσαλίδα, μπλοκάροντας την επιφάνεια του ηλεκτροδίου και προκαλώντας πτώση του ρεύματος. Τα τασιενεργά μειώνουν την επιφανειακή τάση και διευκολύνουν τη δημιουργία τέτοιων φυσαλίδων, πράγμα που σημαίνει ότι η ποσότητα του ρεύματος που απαιτείται για το σχηματισμό αυτών των φυσαλίδων σχετίζεται αντιστρόφως με τη συγκέντρωση επιφανειοδραστικού. Για να δοκιμάσουν τη μέθοδο τους, ο Luo και οι συνεργάτες του δημιούργησαν μικροσκοπικά ηλεκτρόδια πλατίνας με διάμετρο μικρότερη από 100 nm (τα μικρότερα ηλεκτρόδια είναι πιο ευαίσθητα). Η ομάδα μπορούσε να ανιχνεύσει τις συγκεντρώσεις PFOS και PFOA τόσο χαμηλές όσο 80 μg / L και 30 μg / L, αντίστοιχα. Τα δείγματα προσυμπύκνωσης που χρησιμοποιούν εκχύλιση στερεάς φάσης μετακίνησαν το όριο ανίχνευσης κάτω από 70 ng / L — το επίπεδο συμβουλευτικής υγείας για πόσιμο νερό που καθορίστηκε από τις ΗΠΑ Οργανισμός Προστασίας του Περιβάλλοντος. Η μέθοδος παρέμεινε επίσης ευαίσθητη και επιλεκτική για ανίχνευση επιφανειοδραστικού ακόμη και παρουσία 1,000 φορές μεγαλύτερη συγκέντρωση πολυ (αιθυλενογλυκόλης), ενός μη επιφανειοδραστικού μορίου με μοριακό βάρος παρόμοιο με αυτό του PFOS. «Οι ηλεκτροχημικές μέθοδοι, γενικά, έχουν μεγάλη υπόσχεση για τη μέτρηση πολύ χαμηλών συγκεντρώσεων ρύπων σε πολύπλοκες μήτρες», λέει η Michelle Crimi, περιβαλλοντική μηχανική στο Πανεπιστήμιο Clarkson. «Ανυπομονώ να ακούσω περισσότερα για το μέλλον αυτής της τεχνολογίας, συμπεριλαμβανομένης της επικύρωσής της σε δείγματα νερού που έχουν μολυνθεί από το πεδίο.» Η δημιουργία μιας φορητής συσκευής για τη δοκιμή νερού σε ρέματα και άλλους ιστότοπους - όχι μόνο πόσιμο νερό - είναι ο απώτερος στόχος, λέει ο Luo. Ένα σημαντικό βήμα σε αυτή τη διαδικασία θα είναι η ανάπτυξη μιας φάσης προεπεξεργασίας για την εξάλειψη άλλων επιφανειοδραστικών που προάγουν επίσης το σχηματισμό φυσαλίδων σε ηλεκτρόδια, όπως το θειικό νάτριο δωδεκυλίου.
