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O plutônio é um elemento químico radioativo transurânico com símbolo Pu e número atômico 94. É um metal actinídeo de aparência cinza-prateada que mancha quando exposto ao ar e forma uma cobertura opaca quando oxidado. O elemento normalmente exibe seis alótropos e quatro estados de oxidação. Ele reage com carbono, halogênios, nitrogênio, silício e hidrogênio. Quando exposto ao ar úmido, forma óxidos e hidretos que expandem a amostra em até 70% em volume, que por sua vez escama como um pó pirofórico. É radioativo e pode se acumular nos ossos, o que torna perigoso o manuseio do plutônio. [1] Quantidades muito pequenas de plutônio ocorrem naturalmente. O plutônio-239 e o plutônio-240 são formados em usinas nucleares quando o urânio-238 captura nêutrons. [2]
Fartigos de comer
Foi necessário um dos lasers mais poderosos do planeta, mas os cientistas conseguiram. Eles confirmaram a existência de gelo quente "superiônico" - água congelada que pode permanecer sólida a milhares de graus de calor. Essa forma bizarra de gelo é possível por causa de uma pressão tremenda, e as descobertas do experimento podem lançar luz sobre a estrutura interna de planetas de gelo gigantes como Urano e Netuno. Na superfície da Terra, os pontos de ebulição e congelamento da água variam apenas um pouco - geralmente fervendo quando está muito quente e congelando quando está frio. Mas essas duas mudanças de estado ocorrem por capricho da pressão (é por isso que o ponto de ebulição da água é menor em altitudes mais elevadas). No vácuo do espaço, a água não pode existir em sua forma líquida. Ele imediatamente ferve e vaporiza, mesmo a -270 graus Celsius - a temperatura média do Universo - antes de se dessublimar em cristais de gelo. Mas foi teorizado que em ambientes de pressão extremamente alta, ocorre o oposto: a água se solidifica, mesmo em temperaturas extremamente altas. Cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Livermore observaram isso diretamente pela primeira vez recentemente, detalhado em um artigo no ano passado. Eles criaram o Ice VII, que é a forma cristalina de gelo acima de 30,000 vezes a pressão atmosférica da Terra, ou 3 gigapascais, e explodiram com lasers. O gelo resultante tinha um fluxo condutor de íons, em vez de elétrons, por isso é chamado de gelo superiônico. Agora eles o confirmaram com experimentos de acompanhamento. Eles propuseram que a nova forma fosse chamada de Ice XVIII. No experimento anterior, a equipe só foi capaz de observar propriedades gerais, como energia e temperatura; os detalhes mais finos da estrutura interna permaneceram indescritíveis. Então, eles planejaram um experimento usando pulsos de laser e difração de raios-X para revelar a estrutura cristalina do gelo. “Queríamos determinar a estrutura atômica da água superiônica”, disse a física Federica Coppari, do LLNL. “Mas, dadas as condições extremas em que se prevê que este estado indescritível da matéria seja estável, comprimir água a tais pressões e temperaturas e, simultaneamente, tirar instantâneos da estrutura atômica foi uma tarefa extremamente difícil, que exigiu um projeto experimental inovador.” Aqui está esse design. Primeiro, uma fina camada de água é colocada entre duas bigornas de diamante. Em seguida, seis lasers gigantes são usados para gerar uma série de ondas de choque em intensidade progressivamente crescente para comprimir a água a pressões de até 100-400 gigapascais, ou 1 a 4 milhões de vezes a pressão atmosférica da Terra. Ao mesmo tempo, eles produzem temperaturas entre 1,650 e 2,760 graus Celsius (a superfície do Sol tem 5,505 graus Celsius). Este experimento foi projetado para que a água congelasse quando comprimida, mas como as condições de pressão e temperatura só podiam ser mantidas por uma fração de segundo, os físicos não tinham certeza de que os cristais de gelo se formariam e cresceriam. Então, eles usaram lasers para explodir um minúsculo pedaço de folha de ferro com 16 pulsos adicionais, criando uma onda de plasma que gerou um flash de raio-X precisamente no momento certo. Esses flashes difrataram os cristais internos, mostrando que a água comprimida estava realmente congelada e estável. "Os padrões de difração de raios-X que medimos são uma assinatura inequívoca para a formação de cristais de gelo densos durante a compressão ultrarrápida da onda de choque, demonstrando que a nucleação do gelo sólido da água líquida é rápida o suficiente para ser observada na escala de tempo de nanossegundos do experimento", disse Coppari. Esses raios X mostraram uma estrutura nunca antes vista - cristais cúbicos com átomos de oxigênio em cada canto e um átomo de oxigênio no centro de cada face. “Encontrar evidências diretas da existência de rede cristalina de oxigênio traz a última peça que faltava no quebra-cabeça sobre a existência de gelo de água superiônico”, disse o físico Marius Millot, do LLNL. “Isso dá força adicional às evidências da existência de gelo superiônico que coletamos no ano passado.” O resultado revela uma pista de como gigantes de gelo como Netuno e Urano podem ter campos magnéticos estranhos, inclinados em ângulos bizarros e com equadores que não circundam o planeta. Anteriormente, pensava-se que esses planetas tinham um oceano fluido de água iônica e amônia no lugar de um manto. Mas a pesquisa da equipe mostra que esses planetas poderiam ter um manto sólido, como a Terra, mas feito de gelo superiônico quente em vez de rocha quente. Como o gelo superiônico é altamente condutivo, isso pode estar influenciando os campos magnéticos dos planetas. “Como o gelo de água nas condições interiores de Urano e Netuno tem uma estrutura cristalina, argumentamos que o gelo superiônico não deve fluir como um líquido, como o núcleo externo de ferro fluido da Terra. Em vez disso, é provavelmente melhor imaginar que o gelo superiônico fluiria de forma semelhante ao manto da Terra, que é feito de rocha sólida, mas flui e suporta movimentos convectivos em grande escala em escalas de tempo geológicas muito longas ”, disse Millot.
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Os pesquisadores desenvolveram um método baseado na eletroquímica para detectar surfactantes, especificamente perfluorooctanossulfonato (PFOS) e ácido perfluorooctanóico (PFOA), com alta sensibilidade e especificidade (Anal. Chem. 2019, DOI: 10.1021 / acs.analchem.9b01060). Os surfactantes perfluorados são altamente estáveis devido às frações perfluoroalquil e são comuns em produtos como revestimentos antiaderentes e espuma de combate a incêndio. A exposição crônica a duas dessas substâncias perfluoroalquílicas, PFOS e PFOA, tem sido associada a problemas de saúde em humanos. Embora esses dois produtos químicos não sejam mais usados na indústria, eles persistem no meio ambiente e podem contaminar a água potável. Long Luo, um químico analítico da Wayne State University, começou sua busca por uma nova maneira de detectar esses produtos químicos prejudiciais após um evento de contaminação por PFOS / PFOA em uma cidade de Michigan durante o verão de 2018. O método de detecção mais comumente usado usa cromatografia líquida de alto desempenho com espectrometria de massa em tandem (HPLC-MS / MS), que requer instrumentação complexa e pode custar até US $ 300 por amostra, diz Luo. Na esperança de desenvolver um método mais simples e menos caro, a equipe se voltou para a eletroquímica. Seu método é baseado em um fenômeno conhecido como nucleação de bolha eletroquímica. Aplicar potencial elétrico a um eletrodo em uma solução aquosa divide a água em gás hidrogênio e oxigênio. Aumentar a corrente aumenta a concentração de gás perto do eletrodo até que uma bolha se forme, bloqueando a superfície do eletrodo e fazendo com que a corrente caia. Os surfactantes reduzem a tensão superficial e facilitam a formação dessas bolhas, o que significa que a quantidade de corrente necessária para formar essas bolhas está inversamente relacionada à concentração do surfactante. Para testar seu método, Luo e seus colaboradores fabricaram minúsculos eletrodos de platina com menos de 100 nm de diâmetro (eletrodos menores são mais sensíveis). A equipe conseguiu detectar concentrações de PFOS e PFOA tão baixas quanto 80 µg / L e 30 µg / L, respectivamente. Amostras pré-concentradas usando extração em fase sólida moveram o limite de detecção abaixo de 70 ng / L - o nível de recomendação de saúde para água potável definido pelos EUA Agência de Proteção Ambiental. O método também permaneceu sensível e seletivo para a detecção de surfactante mesmo na presença de uma concentração 1,000 vezes maior de poli (etilenoglicol), uma molécula não surfactante com peso molecular semelhante ao do PFOS. “Os métodos eletroquímicos, em geral, são muito promissores para medir concentrações muito baixas de contaminantes em matrizes complexas”, diz Michelle Crimi, engenheira ambiental da Clarkson University. “Estou ansioso para ouvir mais sobre o futuro desta tecnologia, incluindo sua validação em amostras de água contaminada em campo.” Criar um dispositivo portátil para testar água em riachos e outros locais de campo - não apenas água potável - é o objetivo final, diz Luo. Uma etapa importante nesse processo será o desenvolvimento de uma fase de pré-tratamento para eliminação de outros surfactantes que também promovem a formação de bolhas nos eletrodos, como o dodecil sulfato de sódio.
