7 년 2019 월 XNUMX 일 게시판

이번 주 특집

플루토늄

플루토늄은 기호 Pu와 원자 번호 94를 갖는 초 우라 닉 방사성 화학 원소입니다. 은회색 외관의 악티늄 족 금속으로 공기에 노출되면 변색되고 산화되면 무딘 코팅을 형성합니다. 원소는 일반적으로 70 개의 동소체와 1 개의 산화 상태를 나타냅니다. 탄소, 할로겐, 질소, 실리콘 및 수소와 반응합니다. 습한 공기에 노출되면 산화물과 수 소화물이 형성되어 샘플 부피가 최대 239 %까지 확장되고, 이는 다시 발화성 분말로 벗겨집니다. 방사성이며 뼈에 축적되어 플루토늄 취급이 위험합니다. [240] 아주 적은 양의 플루토늄이 자연적으로 발생합니다. 플루토늄 -238와 플루토늄 -2은 우라늄 -XNUMX이 중성자를 포획 할 때 원자력 발전소에서 형성됩니다. [XNUMX]


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과학자들은 방금 태양의 절반 정도 뜨거운 기괴한 형태의 얼음을 만들었습니다.

그것은 지구상에서 가장 강력한 레이저 중 하나를 사용했지만 과학자들은 그것을했습니다. 그들은 수천도의 열에서도 고체 상태를 유지할 수있는 얼어 붙은 물인 '초 이온'뜨거운 얼음의 존재를 확인했습니다. 이 기괴한 형태의 얼음은 엄청난 압력 때문에 가능하며, 실험 결과는 천왕성과 해왕성과 같은 거대한 얼음 행성의 내부 구조를 밝힐 수 있습니다. 지구 표면에서 물의 끓는점과 빙점은 약간만 다릅니다. 일반적으로 매우 뜨거우면 끓고, 추울 때는 빙결합니다. 그러나 이러한 상태 변화는 모두 압력의 변덕에 있습니다 (이것이 높은 고도에서 물의 끓는점이 더 낮은 이유입니다). 우주의 진공 속에서 물은 액체 형태로 존재할 수 없습니다. 그것은 섭씨 영하 270도 (우주 평균 온도)에서도 즉시 끓고 증발하여 얼음 결정으로 탈 승화됩니다. 그러나 극도의 고압 환경에서는 반대 현상이 발생한다는 이론이 있습니다. 극도로 높은 온도에서도 물이 응고됩니다. 로렌스 리버모어 국립 연구소의 과학자들은 최근에 처음으로 이것을 직접 관찰했으며 작년 한 논문에 자세히 설명되어 있습니다. 그들은 지구 대기압의 30,000 배 또는 3 기가 파스칼보다 높은 얼음의 결정 형태 인 Ice VII를 만들어 레이저로 폭파했습니다. 생성 된 얼음은 전자가 아닌 이온의 전도성 흐름을 가졌기 때문에 초 이온 얼음이라고합니다. 이제 그들은 후속 실험으로 그것을 확인했습니다. 그들은 새로운 형태를 Ice XVIII로 명명 할 것을 제안했습니다. 이전 실험에서 팀은 에너지 및 온도와 같은 일반적인 특성 만 관찰 할 수있었습니다. 내부 구조의 미세한 세부 사항은 파악하기 어렵습니다. 그래서 그들은 얼음의 결정 구조를 밝히기 위해 레이저 펄스와 X 선 회절을 사용하는 실험을 설계했습니다. LLNL의 물리학 자 Federica Coppari는“우리는 초 이온수의 원자 구조를 결정하고 싶었습니다. “그러나이 알기 어려운 물질 상태가 안정 될 것으로 예측되는 극한 조건을 감안할 때 물을 이러한 압력과 온도로 압축하는 동시에 원자 구조의 스냅 샷을 찍는 것은 매우 어려운 작업이었으며 혁신적인 실험 설계가 필요했습니다.” 여기에 그 디자인이 있습니다. 먼저 두 개의 다이아몬드 모루 사이에 얇은 물 층을 놓습니다. 그런 다음 100 개의 거대한 레이저를 사용하여 점진적으로 증가하는 강도로 일련의 충격파를 생성하여 최대 400-1 기가 파스칼 또는 지구 대기압의 4-XNUMX 백만 배의 압력에서 물을 압축합니다. 동시에 그들은 섭씨 1,650도에서 2,760도 사이의 온도를 생성합니다 (태양 표면은 섭씨 5,505도). 이 실험은 압축되면 물이 얼도록 설계되었지만 압력과 온도 조건은 몇 분의 XNUMX 초 동안 만 유지 될 수 있었기 때문에 물리학 자들은 얼음 결정이 형성되고 성장할 것이라고 확신하지 못했습니다. 그래서 그들은 레이저를 사용하여 16 개의 추가 펄스로 작은 철 호일 조각을 폭파하여 정확한 시간에 X- 선 플래시를 생성하는 플라즈마 파동을 생성했습니다. 이 섬광은 내부의 결정에서 회절되어 압축 된 물이 실제로 얼고 안정적임을 보여줍니다. “우리가 측정 한 X 선 회절 패턴은 초고속 충격파 압축 중에 형성되는 밀도가 높은 얼음 결정에 대한 명확한 시그니처로 액체 물에서 고체 얼음의 핵 형성이 실험의 나노초 시간 척도에서 관찰 될만큼 충분히 빠르다는 것을 보여줍니다.”라고 Coppari는 말했습니다. 이 X- 선은 이전에 볼 수 없었던 구조를 보여주었습니다. 각 모서리에 산소 원자가 있고 각면의 중앙에 산소 원자가있는 입방정 결정입니다. LLNL의 물리학 자 Marius Millot는“산소의 결정질 격자의 존재에 대한 직접적인 증거를 찾는 것은 초이 온성 얼음의 존재에 관한 퍼즐에 마지막 누락 된 부분을 가져다줍니다. 이것은 우리가 작년에 수집 한 초 이온 얼음의 존재에 대한 증거에 추가적인 힘을줍니다.” 그 결과 해왕성과 천왕성과 같은 거대 얼음이 어떻게 기괴한 각도로 기울어 진 이상한 자기장을 가질 수 있는지, 그리고 행성을 돌지 않는 방정식을 가지고 있는지에 대한 단서를 보여줍니다. 이전에는이 ​​행성들이 맨틀 대신에 이온수와 암모니아의 유동적 인 바다를 가지고 있다고 생각했습니다. 하지만 연구팀의 연구에 따르면이 행성들은 지구처럼 단단한 맨틀을 가질 수 있지만 뜨거운 암석 대신 뜨거운 초 이온 얼음으로 만들어졌습니다. 초이 온성 얼음은 전도성이 높기 때문에 행성의 자기장에 영향을 미칠 수 있습니다. “천왕성과 해왕성의 내부 조건에있는 물의 얼음은 결정 격자를 가지고 있기 때문에 우리는 초 이온 얼음이 지구의 유동성 철 외핵과 같은 액체처럼 흐르지 않아야한다고 주장합니다. 오히려 초이 온성 얼음이 단단한 암석으로 만들어진 지구의 맨틀과 유사하게 흐르지 만 매우 긴 지질 학적 시간 척도에서 대규모 대류 운동을 흐르고 지원한다고 상상하는 것이 더 낫습니다.”라고 Millot는 말했습니다.

http://www.sciencealert.com.au

새로운 전기 화학적 방법으로 PFOS 및 PFOA 감지

연구자들은 높은 감도와 특이 도로 계면 활성제, 특히 퍼플 루오로 옥탄 설포 네이트 (PFOS) 및 퍼플 루오로 옥 탄산 (PFOA)을 검출하는 전기 화학 기반 방법을 개발했습니다 (Anal. 화학. 2019, DOI : 10.1021 / acs.analchem.9b01060). 퍼 플루오르 화 계면 활성제는 퍼플 루오로 알킬 모이어 티로 인해 매우 안정적이며 비 점착 코팅 및 방화 폼과 같은 제품에서 일반적입니다. 이러한 두 가지 퍼플 루오로 알킬 물질 인 PFOS 및 PFOA에 대한 만성 노출은 인간의 건강 문제와 관련이 있습니다. 이 두 가지 화학 물질은 더 이상 산업에서 사용되지 않지만 환경에 남아있어 식수를 오염시킬 수 있습니다. Wayne State University의 분석 화학자 인 Long Luo는 2018 년 여름에 미시간 타운에서 PFOS / PFOA 오염 사건이 발생한 후 이러한 유해 화학 물질을 감지하는 새로운 방법을 찾기 시작했습니다. 가장 일반적으로 사용되는 검출 방법은 탠덤 질량 분석법 (HPLC-MS / MS)과 함께 고성능 액체 크로마토 그래피를 사용하며, 복잡한 기기가 필요하고 샘플 당 최대 300 달러의 비용이들 수 있다고 Luo는 말합니다. 더 간단하고 저렴한 방법을 개발하기 위해 팀은 전기 화학으로 전환했습니다. 그들의 방법은 전기 화학적 기포 핵 형성으로 알려진 현상을 기반으로합니다. 수용액에서 전극에 전위를 가하면 물이 수소 가스와 산소로 분리됩니다. 전류를 높이고 기포가 형성 될 때까지 전극 근처의 가스 농도를 증가시켜 전극 표면을 차단하고 전류를 떨어 뜨립니다. 계면 활성제는 표면 장력을 줄이고 이러한 기포가 쉽게 형성되도록합니다. 즉, 기포를 형성하는 데 필요한 전류의 양은 계면 활성제 농도와 반비례합니다. 그들의 방법을 테스트하기 위해 Luo와 그의 동료들은 직경이 100nm 미만인 작은 백금 전극을 제작했습니다 (작은 전극은 더 민감합니다). 팀은 각각 80 µg / L 및 30 µg / L의 낮은 PFOS 및 PFOA 농도를 감지 할 수있었습니다. 고체상 추출을 사용하여 샘플을 사전 농축하면 검출 한계가 70ng / L (미국에서 설정 한 식수에 대한 건강 권고 수준) 아래로 이동했습니다. 환경 보호국. 이 방법은 또한 PFOS와 유사한 분자량을 가진 비 계면 활성제 분자 인 폴리 (에틸렌 글리콜) 농도가 1,000 배 더 높은 경우에도 계면 활성제 검출에 민감하고 선택적이었습니다. Clarkson University의 환경 엔지니어 인 Michelle Crimi는“일반적으로 전기 화학적 방법은 복잡한 매트릭스에서 매우 낮은 농도의 오염 물질을 측정 할 수있는 큰 가능성을 가지고 있습니다. “현장 오염 된 물 샘플에서의 검증을 포함하여이 기술의 미래에 대해 더 많이 듣기를 기대합니다.” 식수뿐만 아니라 하천 및 기타 현장에서 물을 테스트하기위한 휴대용 장치를 만드는 것이 궁극적 인 목표라고 Luo는 말합니다. 이 공정에서 중요한 단계는 소듐 도데 실 설페이트와 같이 전극에서 기포 형성을 촉진하는 다른 계면 활성제를 제거하기위한 전처리 단계를 개발하는 것입니다.

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

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