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 التأين" - ماء متجمد يمكن أن يظل صلبًا عند آلاف درجات الحرارة. 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 - يغلي بشكل عام عندما يكون الجو حارًا جدًا ويتجمد عندما يكون باردًا. لكن كلا هذين التغيرين في الحالة يكونان تحت ضغط الضغط (وهذا هو السبب في أن نقطة غليان الماء تكون أقل في الارتفاعات العالية). في فراغ الفضاء ، لا يمكن أن يوجد الماء في شكله السائل. إنه يغلي ويتبخر على الفور حتى عند درجة حرارة -270 درجة مئوية - متوسط درجة حرارة الكون - قبل إزالة الذوبان إلى بلورات الجليد. لكن تم الافتراض أنه في البيئات شديدة الضغط ، يحدث العكس: يتجمد الماء ، حتى في درجات الحرارة العالية للغاية. لاحظ العلماء في مختبر لورانس ليفرمور الوطني هذا بشكل مباشر للمرة الأولى مؤخرًا ، وتم تفصيله في ورقة بحثية العام الماضي. لقد صنعوا Ice VII ، وهو الشكل البلوري للجليد فوق 30,000 ألف مرة من الضغط الجوي للأرض ، أو 3 جيجا باسكال ، وقاموا بتفجيره بالليزر. كان للجليد الناتج تدفق موصل من الأيونات ، وليس الإلكترونات ، وهذا هو سبب تسميته بالجليد الفائق الأيونية. الآن 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 ، قاموا بتصميم تجربة باستخدام نبضات الليزر وانحراف الأشعة السينية للكشف عن التركيب البلوري للجليد. قالت الفيزيائية فيديريكا كوباري من LLNL: "أردنا تحديد التركيب الذري للمياه فائقة التأين". "ولكن نظرًا للظروف القاسية التي يُتوقع أن تكون فيها هذه الحالة المراوغة للمادة مستقرة ، فإن ضغط الماء إلى مثل هذه الضغوط ودرجات الحرارة وأخذ لقطات من التركيب الذري في نفس الوقت كان مهمة صعبة للغاية ، والتي تتطلب تصميمًا تجريبيًا مبتكرًا." هذا هو 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 جيجا باسكال ، 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. قال كوباري: "إن أنماط حيود الأشعة السينية التي قمنا بقياسها هي إشارة لا لبس فيها على أن بلورات الجليد الكثيفة تتشكل أثناء ضغط الموجات الصادمة فائق السرعة ، مما يدل على أن تنوي الجليد الصلب من الماء السائل يكون سريعًا بما يكفي ليتم ملاحظته في النطاق الزمني النانوي للتجربة". أظهرت هذه الأشعة السينية بنية لم يسبق رؤيتها من قبل - بلورات مكعبة بها ذرات أكسجين في كل زاوية ، وذرة أكسجين في وسط كل وجه. قال عالم الفيزياء ماريوس ميلوت Marius Millot من LLNL: "إن العثور على دليل مباشر على وجود شبكة بلورية من الأكسجين يجلب آخر قطعة مفقودة إلى اللغز فيما يتعلق بوجود جليد الماء الفائق الأيونية". "هذا يعطي قوة إضافية للأدلة على وجود الجليد الفائق الأيونية الذي جمعناه العام الماضي." تكشف النتيجة عن دليل لكيفية امتلاك عمالقة الجليد مثل نبتون وأورانوس لمثل هذه الحقول المغناطيسية الغريبة ، والتي تميل بزوايا غريبة ، ومع خطوط الاستواء التي لا تدور حول الكوكب. في السابق ، كان يُعتقد أن هذه الكواكب لديها محيط سائل من الماء الأيوني والأمونيا بدلاً من الوشاح. لكن بحث الفريق أظهر أن هذه الكواكب يمكن أن يكون لها غطاء صلب ، مثل الأرض ، ولكنها مصنوعة من الجليد الساخن فائق الأيونية بدلاً من الصخور الساخنة. نظرًا لأن الجليد الفائق التوصيل عالي التوصيل ، فقد يؤثر ذلك على الحقول المغناطيسية للكواكب. "نظرًا لأن جليد الماء في الظروف الداخلية لأورانوس ونبتون له شبكة بلورية ، فإننا نجادل بأن الجليد الفائق الأيونية لا ينبغي أن يتدفق مثل سائل مثل اللب الخارجي للحديد السائل للأرض. بدلاً من ذلك ، ربما يكون من الأفضل تخيل أن الجليد الفائق الأيونية سوف يتدفق بشكل مشابه لوشاح الأرض ، المكون من صخور صلبة ، ومع ذلك يتدفق ويدعم حركات الحمل الحراري على نطاق واسع على فترات زمنية جيولوجية طويلة جدًا ، "قال ميلوت.
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.
