Γεωδίφης
  • ΑΡΧΙΚΗ
  • ΓΑΙΑ
  • ΚΩΙΑ
  • NEA
  • ΘΕΜΑΤΑ
  • ΦΛΥΑΡΙΕΣ
  • ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ
ΚΩΙΑ

Κοχύλια, οξίνιση των ωκεανών και μελλοντικές τεχνολογικές εφαρμογές;

5/3/2015

 
Picture
Οι παραλίες μας είναι γεμάτες από διάφορα κοχύλια -τα λείψανα από εξωτερικά, σκληρά, προστατευτικά κελύφη που προέρχονται κυρίως από θαλασσίους ασπόνδυλους οργανισμούς. Τα κελύφη αυτά έχουν μεγάλη ποικιλία χρωμάτων, σχεδίων, και μεγεθών.Γιατί όμως το υλικό από το οποίο αποτελούνται τα κοχύλια σχηματίζεται με διαφορετικό τρόπο στο θαλασσινό νερό;
Για σχεδόν έναν αιώνα, οι επιστήμονες ένοιωθαν αμήχανα σε μια διαδικασία που είναι ζωτικής σημασίας για ένα μεγάλο μέρος της ζωής στους ωκεανούς της Γης: Γιατί το ανθρακικό ασβέστιο, το σκληρό υλικό από κοχύλια και κοράλλια, μερικές φορές λαμβάνει τη μορφή του ασβεστίτη, και άλλες φορές σχηματίζει μία χημικά όμοια μορφή ορυκτού, που ονομάζεται αραγωνίτης , το οποίο όμως είναι πιο διαλυτό - και ως εκ τούτου περισσότερο ευάλωτο στην οξίνιση των ωκεανών;Το μυστήριο από ότι φαίνεται λύθηκε..
Οι ερευνητές είχαν αναγνωρίσει τις μεταβολές στη συγκέντρωση του μαγνησίου στο νερό ως το βασικό παράγοντα σε αυτή τη διαδικασία, αλλά ποτέ δεν ήταν σε θέση να εξηγήσουν γιατί παράγει τέτοιες δραματικές επιπτώσεις. Τώρα, οι επιστήμονες στο MIT και του Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) προέβησαν σε λεπτομερή, ανάλυση της διαδικασίας. Η νέα εξήγηση, λένε, θα μπορούσε να είναι ένα βήμα προς την κατεύθυνση που επιτρέπει την δημιουργική σύνθεση νέων υλικών για τη παραγωγή στο εργαστήριο.
Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν αυτή την εβδομάδα στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών από τούς μεταπτυχιακούς φοιτητές Wenhao Sun, Gerbrand Ceder και τρεις άλλους , υπό την καθοδήγηση του καθηγητή Richard P. Simmons από το Τμήμα Μεταλλουργίας του MIT.
''Το κύριο πρόβλημα έχει να κάνει με το σχηματισμό των υλικών," εξηγεί ο Sun. "Όταν στερεά κρυσταλλώνονται σε διάλυμα, έχουν χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας, [περισσότερη] σταθερή κρυσταλλική δομή."
Πολλά υλικά αποδίδουν καλύτερα όταν είναι μετασταθή: Σταθερά υπό κανονικές συνθήκες, αλλά υπόκεινται σε μετατροπή σε μια πιο σταθερή κατάσταση με την πάροδο του χρόνου. Ο Sun εξηγεί ότι η ομάδα επέλεξε να διερευνήσει την μεταστάθεια χρησιμοποιώντας ανθρακικό ασβέστιο, επειδή καλά πειραματικά δεδομένα πολλών δεκαετιών είναι διαθέσιμα, καθιστώντας το μια καλή περίπτωση για μελέτη γιατί κάποιες χημικές αντιδράσεις παράγουν κατά προτίμηση μία από τις πολλές πιθανές μορφές μιας ένωσης.
Το ανθρακικό ασβέστιο μπορεί να λάβει τη μορφή δύο διαφορετικών ορυκτών: ασβεστίτης είναι η σταθερή μορφή, ενώ ο αραγωνίτης είναι μετασταθής: Με την πάροδο του χρόνου, ή όταν θερμαίνεται, μπορεί τελικά να μετατραπεί σε ασβεστίτη. Ένα άλλο γνωστό παράδειγμα τέτοιων υλικών, εξηγεί ο Sun, είναι το διαμάντι και ο γραφίτης, το υλικό μολύβδου από το οποίο αποτελείται το μολύβι: Ενώ και τα δύο έχουν την ίδια σύνθεση - καθαρό άνθρακα - το διαμάντι είναι η μετασταθερή μορφή, και με την πάροδο του χρόνου θα γίνει τελικά γραφίτης.
Το ανθρακικό ασβέστιο κρυσταλλοποιείται συνήθως ως ασβεστίτης, αλλά εκπληκτικά, σχηματίζει αραγωνίτη στο θαλασσινό νερό. Το αποτέλεσμα επηρεάζει πολλές διαφορετικές διαδικασίες - συμπεριλαμβανομένου του παγκόσμιου κύκλου άνθρακα, με την εξουδετέρωση του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα σε ένα σταθερό ανόργανο υλικό γεγονός που περιορίζει την συσσώρευση του στον αέρα. Επίσης, επηρεάζει τον σχηματισμό των οστράκων και κοραλλιών, των οποίων τα κελύφη αραγωνίτη είναι ευάλωτα σε αύξηση της οξύτητας των ωκεανών που σχετίζονται με την κλιματική αλλαγή.
Αν και οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι διαφορετικές συγκεντρώσεις του μαγνησίου στο νερό επηρεάζουν την τύχη του ανθρακικού ασβεστίου, δεν είχαν καμία εξήγηση για αυτό. Η ανάλυση της ομάδας ΜΙΤ δείχνει ότι η αναλογία του ασβεστίου προς μαγνήσιο στο νερό επηρεάζει την επιφανειακή ενέργεια των κρυστάλλων σχηματισμού πυρήνων όταν ο λόγος περνά μια συγκεκριμένη τιμή, ανατρέπεται η ισορροπία από το σχηματισμό ασβεστίτη στο σχηματισμό αραγωνίτη.
"Η επιφάνεια της ενέργειας είναι το εμπόδιο για την πυρηνοποίηση ," λέει ο Sun. "Ήμασταν σε θέση να υπολογίσουμε την επίδραση του μαγνησίου στην επιφάνεια της ενέργειας." Αν και αυτή η επιφανειακή ενέργεια είναι δύσκολο να μετρηθεί πειραματικά, η ομάδα ήταν σε θέση να την καθορίσει, μέσω υπολογισμών, λέει: ''Ανακαλύψαμε ότι αυτός ήταν ο μηχανισμός με τον οποίο το μαγνήσιο σταματά τον σχηματισμό της σταθερής φάσης."
Εάν δεν υπάρχει μαγνήσιο σε διάλυμα, η σταθερή μορφή ασβεστίτη σχηματίζεται γρήγορα,λέει ο Sun. "Αλλά, όπως αυξάνεται η συγκέντρωση του μαγνησίου, η ενέργεια αυξάνει την επιφάνεια ασβεστίτη, και ο ρυθμός πυρηνοποίησης πέφτει κατά τάξεις μεγέθους'', προσθέτει. "Τελικά η πυρηνοποίηση του ασβεστίτη ψύχεται, και γίνεται μετασταθή φάση αραγωνίτη."
Τελικά, ο στόχος της ομάδας ΜΙΤ ήταν να προβλέψει και να ελέγξει τα υλικά που σχηματίζονται κάτω από διάφορα χημικά διαλύματα, καθιστώντας δυνατό τον έλεγχο του σχηματισμού των νέων υλικών των οποίων τα χαρακτηριστικά-όπως σκληρότητα, χημική δραστικότητα, διαφάνεια, ή αγωγιμότητα-είναι χρήσιμα για τις μελλοντικές τεχνολογικές εφαρμογές.


Γεωδίφης

Πηγή -Υπουργείο Ενέργειας και το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ 


Comments are closed.

    Κώια

    ''Η ανθρώπινη ζωή είναι σύντομη, η επιστήμη ατέλειωτη, ο χρόνος λίγος, η πείρα λαθεμένη και η απόφαση γεμάτη ευθύνες'' Ιπποκράτης (460-370 π.Χ)

    Picture
    Σελίδα αφιερωμένη στον εραστή της κωακής φύσης, Ιάκωβο Ζαρράφτη
    (1853-23/4/1933)

    Αρχεία

    April 2019
    February 2019
    January 2019
    December 2018
    November 2018
    October 2018
    September 2018
    August 2018
    July 2018
    June 2018
    May 2018
    April 2018
    March 2018
    February 2018
    January 2018
    December 2017
    November 2017
    October 2017
    September 2017
    August 2017
    July 2017
    June 2017
    May 2017
    April 2017
    March 2017
    February 2017
    January 2017
    December 2016
    November 2016
    October 2016
    September 2016
    August 2016
    July 2016
    June 2016
    May 2016
    April 2016
    March 2016
    January 2016
    December 2015
    November 2015
    October 2015
    September 2015
    August 2015
    July 2015
    June 2015
    May 2015
    April 2015
    March 2015
    February 2015
    January 2015
    December 2014
    November 2014
    October 2014
    September 2014
    August 2014
    July 2014
    June 2014
    May 2014
    April 2014
    March 2014
    February 2014
    January 2014
    December 2013
    November 2013
    October 2013
    September 2013
    August 2013
    July 2013
    June 2013
    May 2013
    April 2013
    March 2013
    February 2013
    January 2013
    December 2012
    November 2012
    October 2012
    September 2012
    August 2012
    July 2012
    June 2012
    May 2012
    April 2012
    March 2012
    February 2012
    January 2012
    December 2011
    November 2011
    October 2011
    September 2011
    August 2011
    July 2011
    June 2011
    May 2011
    April 2011
    March 2011
    February 2011
    January 2011
    December 2010
    November 2010
    October 2010
    September 2010
    August 2010
    July 2010
    June 2010
    May 2010
    April 2010
    March 2010
    February 2010

    RSS Feed

Δυναμικός-Βιβλία-Γεωπανόραμα-Χάρτες-Άρθρα-Ορυκτά-Απολιθώματα-Γλωσσάριο-Γεωπαρατηρητήριο-Παλαιογεωγραφία
Youtube-Panoramio-Noaa-Usgs-Nasa-Geowhen 
Ορισμένα από τα θέματα που εκτίθενται, προέρχονται από θεωρητικά μοντέλα και επιστημονικές μελέτες ενώ άλλα αποτελούν προσωπικές σκέψεις & απόψεις, πάντοτε θα περιέχουν κάποια αβεβαιότητα και διαφορά γνώμης. Κάποιες από τις απόψεις και αναλύσεις που εκφράζονται στον ιστοχώρο δεν αντιπροσωπεύουν εκείνες του Γεωδίφη και δεν πρέπει να εκλαμβάνονται ως τέτοιες. Η λειτουργία του ιστοχώρου στοχεύει αποκλειστικά και μόνο στην ενημέρωση & ευαισθητοποίηση του κοινού σχετικά με τα θέματα γεωπεριβάλλοντος και τις δράσεις του, ενώ σε καμία περίπτωση δεν αποσκοπεί στην επίτευξη κέρδους. Οι εργασίες, ταινίες, κινούμενα σχέδια, έγγραφα, βιβλία και τόσα άλλα που δημοσιεύονται σε αυτό τον χώρο, χρησιμοποιούνται μόνο για εκπαίδευση. Οι κάτοχοι μπορούν να ζητήσουν την αφαίρεση του περιεχομένου. Οι προσωπικές εργασίες και φωτογραφίες δεν υπόκεινται σε δικαιώματα και άλλα μέτρα προστασίας πνευματικής ιδιοκτησίας. Ο ιστοχώρος αφιερώνεται στον αναγνώστη που αναζητά απαντήσεις σε θεμελιώδη ερωτήματα που σχετίζονται με τον άγνωστο κόσμο που τον περιβάλλει
Picture

   Γεωδίφης,2009