Boletín 7 junio 2019

Destacado esta semana

Plutonio

El plutonio es un elemento químico radiactivo transuránico con símbolo Pu y número atómico 94. Es un metal actínido de apariencia gris plateada que se empaña cuando se expone al aire y forma una capa opaca cuando se oxida. El elemento presenta normalmente seis alótropos y cuatro estados de oxidación. Reacciona con carbono, halógenos, nitrógeno, silicio e hidrógeno. Cuando se expone al aire húmedo, forma óxidos e hidruros que expanden la muestra hasta un 70% en volumen, que a su vez se descascaran como un polvo pirofórico. Es radioactivo y puede acumularse en los huesos, lo que hace que la manipulación del plutonio sea peligrosa. [1] Se producen de forma natural cantidades muy pequeñas de plutonio. El plutonio-239 y el plutonio-240 se forman en las centrales nucleares cuando el uranio-238 captura neutrones. [2]


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Los científicos acaban de crear una extraña forma de hielo que es la mitad de caliente que el sol

Ha tomado uno de los láseres más poderosos del planeta, pero los científicos lo han hecho. Han confirmado la existencia de hielo caliente "superiónico": agua congelada que puede permanecer sólida a miles de grados de calor. Esta extraña forma de hielo es posible debido a la tremenda presión, y los hallazgos del experimento podrían arrojar luz sobre la estructura interior de planetas gigantes de hielo como Urano y Neptuno. En la superficie de la Tierra, los puntos de ebullición y congelación del agua varían solo un poco, generalmente hirviendo cuando hace mucho calor y helando cuando hace frío. Pero estos dos cambios de estado son por capricho de la presión (es por eso que el punto de ebullición del agua es menor a mayor altitud). En el vacío del espacio, el agua no puede existir en su forma líquida. Inmediatamente hierve y se vaporiza incluso a -270 grados Celsius, la temperatura promedio del Universo, antes de desublimarse en cristales de hielo. Pero se ha teorizado que en entornos de presión extremadamente alta ocurre lo contrario: el agua se solidifica, incluso a temperaturas extremadamente altas. Los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore observaron esto directamente por primera vez recientemente, detallado en un artículo el año pasado. Crearon Ice VII, que es la forma cristalina de hielo por encima de 30,000 veces la presión atmosférica de la Tierra, o 3 gigapascales, y lo explotaron con láseres. El hielo resultante tenía un flujo conductor de iones, en lugar de electrones, por lo que se le llama hielo superiónico. Ahora lo han confirmado con experimentos de seguimiento. Han propuesto que la nueva forma se llame Ice XVIII. En el experimento anterior, el equipo solo había podido observar propiedades generales, como energía y temperatura; los detalles más finos de la estructura interna seguían siendo esquivos. Entonces, diseñaron un experimento usando pulsos de láser y difracción de rayos X para revelar la estructura cristalina del hielo. "Queríamos determinar la estructura atómica del agua superiónica", dijo la física Federica Coppari del LLNL. "Pero dadas las condiciones extremas en las que se predice que este escurridizo estado de la materia será estable, comprimir el agua a tales presiones y temperaturas y, al mismo tiempo, tomar instantáneas de la estructura atómica fue una tarea extremadamente difícil, que requirió un diseño experimental innovador". Aquí está ese diseño. Primero, se coloca una fina capa de agua entre dos yunques de diamante. Luego, se utilizan seis láseres gigantes para generar una serie de ondas de choque con una intensidad progresivamente creciente para comprimir el agua a presiones de hasta 100-400 gigapascales, o de 1 a 4 millones de veces la presión atmosférica de la Tierra. Al mismo tiempo, producen temperaturas entre 1,650 y 2,760 grados Celsius (la superficie del Sol es de 5,505 grados Celsius). Este experimento fue diseñado para que el agua se congelara cuando se comprimiera, pero dado que las condiciones de presión y temperatura solo podían mantenerse durante una fracción de segundo, los físicos no estaban seguros de que los cristales de hielo se formaran y crecieran. Entonces, usaron láseres para disparar una pequeña pieza de lámina de hierro con 16 pulsos adicionales, creando una onda de plasma que generó un destello de rayos X precisamente en el momento adecuado. Estos destellos difractaban de los cristales del interior, mostrando que el agua comprimida estaba realmente congelada y estable. "Los patrones de difracción de rayos X que medimos son una firma inequívoca de los cristales de hielo densos que se forman durante la compresión ultrarrápida de la onda de choque, lo que demuestra que la nucleación del hielo sólido a partir del agua líquida es lo suficientemente rápida como para ser observada en la escala de tiempo de nanosegundos del experimento", dijo Coppari. Estos rayos X mostraron una estructura nunca antes vista: cristales cúbicos con átomos de oxígeno en cada esquina y un átomo de oxígeno en el centro de cada cara. “Encontrar evidencia directa de la existencia de una red cristalina de oxígeno trae la última pieza que falta al rompecabezas con respecto a la existencia de hielo de agua superiónica”, dijo el físico Marius Millot del LLNL. "Esto da fuerza adicional a la evidencia de la existencia de hielo superiónico que recolectamos el año pasado". El resultado revela una pista de cómo los gigantes de hielo como Neptuno y Urano podrían tener campos magnéticos tan extraños, inclinados en ángulos extraños y con ecuadores que no rodean el planeta. Anteriormente, se pensaba que estos planetas tenían un océano fluido de agua iónica y amoníaco en lugar de un manto. Pero la investigación del equipo muestra que estos planetas podrían tener un manto sólido, como la Tierra, pero hecho de hielo superiónico caliente en lugar de roca caliente. Debido a que el hielo superiónico es altamente conductor, esto podría estar influyendo en los campos magnéticos de los planetas. “Debido a que el hielo de agua en las condiciones interiores de Urano y Neptuno tiene una red cristalina, argumentamos que el hielo superiónico no debería fluir como un líquido como el núcleo externo de hierro fluido de la Tierra. Más bien, probablemente sea mejor imaginar que el hielo superiónico fluiría de manera similar al manto de la Tierra, que está hecho de roca sólida, pero fluye y soporta movimientos convectivos a gran escala en escalas de tiempo geológicas muy largas ”, dijo Millot.

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Nuevo método electroquímico detecta PFOS y PFOA

Los investigadores han desarrollado un método basado en la electroquímica para detectar tensioactivos, específicamente sulfonato de perfluorooctano (PFOS) y ácido perfluorooctanoico (PFOA), con alta sensibilidad y especificidad (Anal. Chem. 2019, DOI: 10.1021 / acs.analchem.9b01060). Los tensioactivos perfluorados son altamente estables debido a los restos perfluoroalquilo y son comunes en productos como revestimientos antiadherentes y espumas para combatir incendios. La exposición crónica a dos de estas sustancias perfluoroalquilo, PFOS y PFOA, se ha relacionado con problemas de salud en los seres humanos. Aunque estos dos productos químicos ya no se utilizan en la industria, persisten en el medio ambiente y pueden contaminar el agua potable. Long Luo, químico analítico de la Universidad Estatal de Wayne, comenzó su búsqueda de una forma novedosa de detectar estos químicos dañinos después de uno de esos eventos de contaminación por PFOS / PFOA en una ciudad de Michigan durante el verano de 2018. El método de detección más utilizado utiliza cromatografía líquida de alto rendimiento con espectrometría de masas en tándem (HPLC-MS / MS), que requiere una instrumentación compleja y puede costar hasta $ 300 por muestra, dice Luo. Con la esperanza de desarrollar un método más simple y menos costoso, el equipo recurrió a la electroquímica. Su método se basa en un fenómeno conocido como nucleación de burbujas electroquímicas. La aplicación de potencial eléctrico a un electrodo en una solución acuosa divide el agua en gas hidrógeno y oxígeno. Al aumentar la corriente, aumenta la concentración de gas cerca del electrodo hasta que se forma una burbuja que bloquea la superficie del electrodo y hace que la corriente caiga. Los tensioactivos reducen la tensión superficial y facilitan la formación de tales burbujas, lo que significa que la cantidad de corriente necesaria para formar esas burbujas está inversamente relacionada con la concentración de tensioactivo. Para probar su método, Luo y sus colaboradores fabricaron pequeños electrodos de platino de menos de 100 nm de diámetro (los electrodos más pequeños son más sensibles). El equipo pudo detectar concentraciones de PFOS y PFOA tan bajas como 80 µg / L y 30 µg / L, respectivamente. La preconcentración de muestras mediante extracción en fase sólida movió el límite de detección por debajo de 70 ng / L, el nivel de advertencia de salud para el agua potable establecido por EE. UU. Agencia de Protección Ambiental. El método también siguió siendo sensible y selectivo para la detección de tensioactivos incluso en presencia de una concentración 1,000 veces mayor de poli (etilenglicol), una molécula no tensioactiva con un peso molecular similar al del PFOS. “Los métodos electroquímicos, en general, son muy prometedores para medir concentraciones muy bajas de contaminantes en matrices complejas”, dice Michelle Crimi, ingeniera ambiental de la Universidad de Clarkson. "Espero escuchar más sobre el futuro de esta tecnología, incluida su validación en muestras de agua contaminadas en el campo". Crear un dispositivo portátil para analizar el agua en arroyos y otros sitios de campo, no solo agua potable, es el objetivo final, dice Luo. Un paso importante en ese proceso será desarrollar una fase de pretratamiento para eliminar otros tensioactivos que también promueven la formación de burbujas en los electrodos, como el dodecilsulfato de sodio.

http://pubs.acs.org/cen/news

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