Visas den här veckan
Plutonium är ett transuraniskt radioaktivt kemiskt grundämne med symbolen Pu och atomnummer 94. Det är en aktinidmetall med silvergrå utseende som mattas när den utsätts för luft och bildar en matt beläggning när den oxideras. Elementet uppvisar normalt sex allotroper och fyra oxidationstillstånd. Det reagerar med kol, halogener, kväve, kisel och väte. När det utsätts för fuktig luft, bildar det oxider och hydrider som expanderar provet upp till 70 % i volym, som i sin tur flagnar av som ett pulver som är pyrofor. Det är radioaktivt och kan ansamlas i ben, vilket gör hanteringen av plutonium farlig. [1] Mycket små mängder plutonium förekommer naturligt. Plutonium-239 och plutonium-240 bildas i kärnkraftverk när uran-238 fångar neutroner. [2]
Featured artiklar
Det har tagit en av de mest kraftfulla lasrarna på planeten, men forskare har gjort det. De har bekräftat förekomsten av "superionisk" het is - fruset vatten som kan förbli fast vid tusentals graders värme. Denna bisarra form av is är möjlig på grund av ett enormt tryck, och resultaten av experimentet kan kasta ljus över den inre strukturen hos jättelika isplaneter som Uranus och Neptunus. På jordens yta varierar vattnets kok- och fryspunkter bara lite – vanligtvis kokar det när det är väldigt varmt och fryser när det är kallt. Men båda dessa tillståndsförändringar är på infall av tryck (det är därför vattnets kokpunkt är lägre på högre höjder). I rymdens vakuum kan vatten inte existera i flytande form. Den kokar omedelbart och förångas även vid -270 grader Celsius – universums medeltemperatur – innan den desublimeras till iskristaller. Men det har teoretiserats att i extremt högtrycksmiljöer inträffar motsatsen: vattnet stelnar, även vid extremt höga temperaturer. Forskare vid Lawrence Livermore National Laboratory observerade detta direkt för första gången helt nyligen, detaljerat i en tidning förra året. De skapade Ice VII, som är den kristallina formen av is över 30,000 3 gånger jordens atmosfärstryck, eller XNUMX gigapascal, och sprängde den med lasrar. Den resulterande isen hade ett ledande flöde av joner, snarare än elektroner, vilket är anledningen till att det kallas superionisk is. Nu har de bekräftat det med uppföljande experiment. De har föreslagit att den nya formen ska få namnet Ice XVIII. I det tidigare experimentet hade teamet bara kunnat observera allmänna egenskaper, såsom energi och temperatur; de finare detaljerna i den inre strukturen förblev svårfångade. Så de designade ett experiment med laserpulser och röntgendiffraktion för att avslöja isens kristallina struktur. "Vi ville bestämma atomstrukturen för superioniskt vatten", säger fysiker Federica Coppari från LLNL. "Men med tanke på de extrema förhållanden under vilka detta svårgripbara tillstånd av materia förutspås vara stabilt, var det en extremt svår uppgift att komprimera vatten till sådana tryck och temperaturer och samtidigt ta ögonblicksbilder av atomstrukturen, som krävde en innovativ experimentell design." Här är designen. Först läggs ett tunt lager vatten mellan två diamantstäd. Sedan används sex jättelasrar för att generera en serie stötvågor med progressivt ökande intensitet för att komprimera vattnet vid tryck upp till 100-400 gigapascal, eller 1 till 4 miljoner gånger jordens atmosfärstryck. Samtidigt producerar de temperaturer mellan 1,650 2,760 och 5,505 XNUMX grader Celsius (solens yta är XNUMX XNUMX grader Celsius). Detta experiment var utformat så att vattnet skulle frysa när det komprimerades, men eftersom tryck- och temperaturförhållandena bara kunde upprätthållas under en bråkdel av en sekund var fysikerna osäkra på att iskristallerna skulle bildas och växa. Så de använde lasrar för att spränga en liten bit järnfolie med 16 extra pulser, vilket skapade en plasmavåg som genererade en röntgenblixt vid exakt rätt tidpunkt. Dessa blixtar diffrakterade från kristallerna inuti, vilket visade att det komprimerade vattnet verkligen var fruset och stabilt. "Röntgendiffraktionsmönstren vi mätte är en entydig signatur för täta iskristaller som bildas under den ultrasnabba stötvågskompressionen, vilket visar att kärnbildning av fast is från flytande vatten är tillräckligt snabb för att observeras i experimentets nanosekunders tidsskala," sa Coppari. Dessa röntgenstrålar visade en aldrig tidigare sett struktur - kubiska kristaller med syreatomer i varje hörn och en syreatom i mitten av varje yta. "Att hitta direkta bevis för existensen av kristallint syregitter ger den sista saknade biten till pusslet angående förekomsten av superionisk vattenis," sade fysiker Marius Millot från LLNL. "Detta ger ytterligare styrka till bevisen för förekomsten av superionisk is som vi samlade in förra året." Resultatet avslöjar en ledtråd till hur isjättar som Neptunus och Uranus kunde ha så konstiga magnetfält, lutade i bisarra vinklar och med ekvatorer som inte cirklar planeten. Tidigare trodde man att dessa planeter hade ett flytande hav av joniskt vatten och ammoniak i stället för en mantel. Men teamets forskning visar att dessa planeter kan ha en solid mantel, som jorden, men gjord av het superionisk is istället för het sten. Eftersom superionisk is är mycket ledande kan detta påverka planeternas magnetfält. "Eftersom vattenis vid Uranus och Neptunus inre förhållanden har ett kristallint gitter, hävdar vi att superionisk is inte bör flöda som en vätska, såsom jordens flytande järns yttre kärna. Snarare är det förmodligen bättre att föreställa sig att superionisk is skulle flyta på liknande sätt som jordens mantel, som är gjord av fast berg, men ändå flyter och stödjer storskaliga konvektiva rörelser på de mycket långa geologiska tidsskalorna, säger Millot.
http://www.sciencealert.com.au
Forskare har utvecklat en elektrokemibaserad metod för att detektera ytaktiva ämnen, specifikt perfluoroktansulfonat (PFOS) och perfluoroktansyra (PFOA), med hög känslighet och specificitet (Anal. Chem. 2019, DOI: 10.1021/acs.analchem.9b01060). Perfluorerade ytaktiva ämnen är mycket stabila på grund av perfluoralkylgrupper och är vanliga i produkter som non-stick beläggningar och brandsläckningsskum. Kronisk exponering för två sådana perfluoralkylämnen, PFOS och PFOA, har kopplats till hälsoproblem hos människor. Även om dessa två kemikalier inte längre används i industrin, finns de kvar i miljön och kan förorena dricksvattnet. Long Luo, en analytisk kemist vid Wayne State University, började sitt sökande efter ett nytt sätt att upptäcka dessa skadliga kemikalier efter en sådan PFOS/PFOA-kontaminationshändelse i en stad i Michigan under sommaren 2018. Den vanligaste detektionsmetoden använder högpresterande vätskekromatografi med tandemmasspektrometri (HPLC-MS/MS), vilket kräver komplex instrumentering och kan kosta upp till $300 per prov, säger Luo. I hopp om att utveckla en enklare och billigare metod vände sig teamet till elektrokemi. Deras metod är baserad på ett fenomen som kallas elektrokemisk bubbelkärnbildning. Att applicera elektrisk potential på en elektrod i en vattenlösning delar vatten i vätgas och syre. Genom att öka strömmen ökar gaskoncentrationen nära elektroden tills en bubbla bildas, vilket blockerar elektrodens yta och gör att strömmen sjunker. Ytaktiva ämnen minskar ytspänningen och gör det lättare för sådana bubblor att bildas, vilket innebär att mängden ström som krävs för att bilda dessa bubblor är omvänt relaterad till koncentrationen av ytaktiva ämnen. För att testa sin metod tillverkade Luo och hans medarbetare små platinaelektroder mindre än 100 nm i diameter (mindre elektroder är känsligare). Teamet kunde detektera PFOS- och PFOA-koncentrationer så låga som 80 µg/L respektive 30 µg/L. Förkoncentrering av prover med fastfasextraktion flyttade detektionsgränsen till under 70 ng/L – den hälsorådgivande nivån för dricksvatten som fastställts av USA Miljöskyddsbyrån. Metoden förblev också känslig och selektiv för detektion av ytaktiva ämnen även i närvaro av en 1,000 XNUMX gånger högre koncentration av poly(etylenglykol), en icke-ytaktiv molekyl med en molekylvikt som liknar den för PFOS. "Elektrokemiska metoder har generellt sett mycket lovande för att mäta mycket låga koncentrationer av föroreningar i komplexa matriser", säger Michelle Crimi, miljöingenjör vid Clarkson University. "Jag ser fram emot att höra mer om framtiden för denna teknik, inklusive dess validering i fältförorenade vattenprover." Att skapa en handhållen enhet för att testa vatten i bäckar och andra fältplatser - inte bara dricksvatten - är det ultimata målet, säger Luo. Ett viktigt steg i den processen kommer att vara att utveckla en förbehandlingsfas för att eliminera andra ytaktiva ämnen som också främjar bubbelbildning vid elektroderna, som natriumdodecylsulfat.
