อะตอมและตารางธาตุ

51


ตัวอย่างการอ่านชื่อสารประกอบเชิงซ้อน






































ภาพที่ 36 การอ่านชื่อสารประกอบเชิงซ้อน


ธาตุกัมมันตภาพรังสี (Radioactive Element)


ธาตุกัมมันตรังสี คือ ธาตุที่นิวเคลียสของอะตอมแผ่รังสีออกมา อย่างต่อเนื่องตลอดเวลา ซึ่งเรียกว่า
กัมมันตภาพรังสี (Radioactivity) และธาตุนั้นจะกลายเป็นธาตุใหม่ จนในที่สุดได้อะตอมที่เสถียร ซึ่งส่วนใหญ่

เป็นธาตุที่มีเลขอะตอมมากกว่า 83 เช่น U-238 Th-232 Rn-222


กัมมันตภาพรังสี คือ เป็นปรากฎการณ์ที่ธาตุแผ่รังสีได้อย่างต่อเนื่อง


รังสีที่ปล่อยออกมาส่วนใหญ่มี 3 ชนิด คือ รังสีแอลฟา รังสีบีต้า รังสีแกมมา


บุคคลที่เกี่ยวข้องกับธาตุกัมมันตรังสี

ในปี ค.ศ. 1896 อองตวน อองรี เบ็กเคอเรล นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสพบว่า เมื่อเก็บแผ่นฟิล์มที่หุ้ม

ด้วยกระดาษสีด าไว้กับสารประกอบของยูเรเนียม ฟิล์มจะมีลักษณะเหมือนถูกแสง และเมื่อท้าการทดลองกับ

สารประกอบของยูเรเนียมชนิดอื่นๆ ก็ได้ผลเช่นเดียวกัน จึงสรุปว่าน่าจะมีรังสีแผ่ออกมาจากธาตุยูเรเนียม

ต่อมาปีแอร์ และมารี กูรี พบว่าธาตุพอโลเนียม เรเดียม และทอเรียม สามารถแผ่รังสีได้เช่นเดียวกัน

ปรากฏการณ์ที่ธาตุแผ่รังสีได้เองอย่างต่อเนื่องเรียกว่า กัมมันตภาพรังสี (Radioactivity)







์
เคมี 1 อะตอมและตารางธาต โดยนายวชรนทร เลาะหะนะ
ุ
ั
ิ

52


ิ่
รัทเทอร์ฟอร์ดได้ศึกษาเพมเติมและแสดงให้เห็นว่ารังสีที่ธาตุกัมมันตรังสีปล่อยมาอาจเป็น รังสีแอลฟา
รังสีบีตา หรือรังสีแกมมา ซึ่งมีสมบัติต่างกัน

รังสีแอลฟา เป็นนิวเคลียสของฮีเลียม มีโปรตอนและนิวตรอนอย่างละ 2 อนุภาค มีประจุไฟฟ้า +2 มี

อ านาจทะลุทะลวงต่ ามาก กระดาษเพียงแผ่นเดียวก็สามารถกั้นได้


รังสีบีตา คือ อนุภาคที่มีสมบัติเหมือนอิเล็กตรอน คือ มีประจุไฟฟ้า -1 มีมวลเท่ากับอิเล็กตรอน มี
อ านาจทะลุทะลวงสูงกว่ารังสีแอลฟา ประมาณ 100 เท่า สามารถผ่านแผ่นโลหะบางๆ ได้ เช่น แผ่นตะกั่วหนา

1 mm มีความเร็วใกล้เคียงความเร็วแสง

ี
รังสีแกมมา เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นสั้นมาก ไม่มประจุ ไม่มีมวล มีอ านาจทะลุทะลวง
สูงสุด สามารถทะลุผ่านแผ่นไม้ โลหะและเนื้อเยื่อได้ แต่ถูกกั้นได้โดยคอนกรีต หรือแผ่นตะกั่วหนา


ี
ชนิดและสมบัติของรังสบางชนิด





























ภาพที่ 37 ชนิดและสมบัติของรังสีบางชนิด




















ภาพที่ 38 แสดงอ านาจการทะลุทะลวงของรังสี




์
ุ
เคมี 1 อะตอมและตารางธาต โดยนายวชรนทร เลาะหะนะ
ิ
ั

53



























ภาพที่ 39 ผลการทดสอบในสนามไฟฟ้า
























ุ
ภาพที่ 40 สัญลักษณ์อนภาคชนิดต่างๆ
การสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี

การแผ่รังสีแอลฟา (ธาตุที่มีเลขอะตอมสูงกว่า 82 ขึ้นไปและมีจ านวนนิวตรอนต่อโปรตอนในสัดส่วนที่

ไม่เหมาะสม)







การแผ่รังสีบีตา (ธาตุมีนิวตรอนมากกว่าโปรตอน)












์
เคมี 1 อะตอมและตารางธาต โดยนายวชรนทร เลาะหะนะ
ั
ุ
ิ

54


การแผ่รังสีแกมมา (เกิดกับไอโซโทปกัมมันตรังสีที่มีพลังงานสูงมาก หรือไอโซโทปที่สลายตัวให้แอลฟา

กับบีตา)






การดุลสมการนิวเคลียส์


1. เลขมวลเท่ากัน










2. เลขอะตอมเท่ากัน








ครึ่งชีวิต (half life) ของสารกัมมันตรังสีหมายถึง ระยะเวลาที่นิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีสลายตัว

จนเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของปริมาณเดิม ใช้สัญลักษณเเป็น t ครึ่งชีวิตเป็นสมบัติเฉพาะตัวของแต่ละไอโซโทป
์
1/2
ั
และสามารถใช้เปรียบเทียบอตราการสลายตัวขิงธาตุกัมมันตรังสีแต่ละชนิดได้

การค านวณเกี่ยวกับครึ่งชวิต
ี

ระยะเวลาที่แสดงถึงครึ่งชีวิตของไอโซโทปกัมมันตรังสีสามารถน าไปใช้ค านวณหาปริมาณของธาตุกัมมันตรังสี
ในระยะเวลาต่าง ๆ กันได้


ตัวอย่าง จงหาปริมาณของ Tc-99 ที่เหลือเมื่อวาง Tc-99 จ านวน 18 กรัมไว้นาน 24 ชั่วโมง และ
Tc-99 มีครึ่งชีวิต 6 ชั่วโมง












แสดงว่าเมื่อเวลาผ่านไป 24 ชั่วโมง จะมี Tc-99 เหลืออยู่ 1.125 กรัม







ิ
์
เคมี 1 อะตอมและตารางธาต โดยนายวชรนทร เลาะหะนะ
ุ
ั

55


สูตรการหาครึ่งชีวิตของธาตุ













T = nt 1/2 หรือ n = T / t
1/2

Nเหลือ = กัมมันตรังสีที่เหลือ


T = จ านวนเวลาที่ธาตุสลายตัว(วัน)

N เริ่มต้น = กัมมันตรังสีเริ่มต้น


n = จ านวนครั้งในการสลายตัวของครึ่งชีวิต


อัตราการสลายตัวของสารกัมมันตรังสี

- อัตราการสลายตัวของสารกัมมันตรังสี หาได้จากการนับจ านวนหรือปริมาณของอนุภาคที่ได้ออกมาต่อเวลา


- การสลายตัวของสารกัมมันตรังสีเป็นปฏิกิริยา อันดับหนึ่ง

















N = จ านวนหรือปริมาณเริ่มต้นของสารกัมมันตรังสี
0

N = จ านวนหรือปริมาณของสารกัมมันตรังสีที่เวลา t
t

λ = ค่าคงที่อัตราของการสลายตัว


ค่าครึ่งชีวิต (half life, t )
1/2
ระยะเวลาที่ใช้ในการสลายตัวของสารกัมมันตรังสีจนมีปริมาณเหลืออยู่ครึ่งหนึ่งของสารเดิม










ิ
์
ุ
ั
เคมี 1 อะตอมและตารางธาต โดยนายวชรนทร เลาะหะนะ

56










กัมมันตภาพรังสี (Radioactivity หรือ activity)

Radioactivity หรือ activity หมายถึงจ านวนอะตอมของธาตุกัมมันตรังสีที่สลายตัวภายในหนึ่งหน่วย

เวลา Activity (A) = λN


Activity สูงสลายตัวเร็ว t สั้น
1/2

λ = ค่าคงที่อัตราของการสลายตัว

N = จ านวนอะตอมของธาตุกัมมันตรังสี


หน่วยของ activity

1. Becquerel (Bq) (Henri Becquerel ผู้ค้นพบ radioactivity) 1 Bq = การสลายตัวทาง

-1
กัมมันตภาพรังสี 1 ครั้ง ต่อวินาที (s )

ั
2. Curie (Ci) (Pierre and Marie Curie ผู้ค้นพบ Radium) 1 Ci = ปริมาณกมมันตภาพรังสีที่ได้จาก
การสลายตัวของ Ra 1 กรัม 1 Ci = 3.7 x 10 Bq
10

ปฏิกิริยานิวเคลียร์


ปฏิกิริยาฟิชชัน (Fission reaction) คือ กระบวนการที่นิวเคลียสของธาตุหนักบางชนิด แตกตัวออกเป็น
ไอโซโทปของธาตุที่เบากว่า























ภาพที่ 40 แสดงปฏิกิริยาฟิชชัน



ิ
์
เคมี 1 อะตอมและตารางธาต โดยนายวชรนทร เลาะหะนะ
ุ
ั

57


ประโยชน์ของปฏิกิริยาฟิชชัน


ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์สามารถควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่ในฟชชันได้ และน ามาใช้ประโยชน์ทางสันติ
ิ
เช่น ใช้สร้างเตาปฏิกรณ์ปรมาณู เพื่อผลิตไอโซโทปกัมมันตรังสี เพื่อใช้ในทางการแพทย์ การเกษตร และ

อุตสาหกรรม ในขณะที่พลังงานที่ได้ก็สามารถน าไปใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าได้


ปฏิกิริยาฟิวชัน (Fusion reaction) คือ ปฏิกิริยาที่เกิดการรวมตัวของไอโซโทปที่มีมวลอะตอมต่ า ท า
ให้เกิดไอโซโทปใหม่ที่มีมวลมากขึ้นกว่าเดิม และให้พลังงานจ านวนมหาศาล และโดยทั่วไปจะให้พลังงาน

มากกว่าปฏิกิริยาฟิชชัน














ภาพที่ 41 แสดงปฏิกิริยาฟิวชัน





























ภาพที่ 42 แสดงปฏิกิริยาฟิวชัน

ประโยชน์ของปฏิกิริยาฟิวชัน


้
พลังงานในปฏิกิริยาฟิวชันถ้าควบคุมให้ปล่อยออกมาช้า ๆ จะเป็นประโยชน์ต่อมนุษย์อย่างมากมาย และมีขอ
์
ได้เปรียบกว่าปฏิกิริยาฟิสชัน เพราะสารตั้งต้นคือไอโซโทปของไฮโดรเจนนั้นหาได้ง่าย นอกจากนี้ผลิตภัณฑที่
เกิดจากฟิวชันยังเป็นธาตุกัมมันตรังสีที่มีอายุและอันตรายน้อยกว่า ซึ่งจัดเป็นข้อได้เปรียบในแง่ของสิ่งแวดล้อม


(เกิดเป็นแหล่งพลังงานมหาศาลที่เป็นประโยชน์ต่อมนุษย์)





์
ุ
เคมี 1 อะตอมและตารางธาต โดยนายวชรนทร เลาะหะนะ
ิ
ั

58


ประโยชน์ของไอโซโทปกัมมันตรังสี


1. ด้านธรณีวิทยา มีการใช้ C-14 ค านวณหาอายุของวัตถุโบราณ หรืออายุของซากดึกด าบรรพ์

2. ด้านการแพทย์ ใช้ในการรักษามะเร็งบางชนิด โดยการฉายรังสีแกมมาที่ได้จาก โคบอลต์-60

24
60 , ตรวจวงจรโลหิตในการวินิจฉัยโรค , 131 ใช้ในการตรวจความผิดปกติต่อมไทรอยด์ ,
20 11 53
132 ใช้ดูภาพในสมอง โซเดียม-24 ฉีดเข้าไปในเส้นเลือด เพอตรวจการไหลเวียนของโลหิต โดย โซเดียม-24
ื่
53
จะสลายให้รังสีบีตาซึ่งสามารถตรวจวัดได้ และสามารถบอกได้ว่ามีการตีบตันของเส้นเลือดหรือไม่ Au-198 ใช้
ตรวจตับและไขกระดูก


ื
3. ด้านเกษตรกรรม ใช้ P-32 ศึกษาความต้องการปุ๋ยของพช
4. ด้านการถนอมอาหาร ใช้ Co-60 ในการถนอมอาหารให้มีอายุยาวนานขึ้น เพราะรังสีแกมมาช่วยใน

การท้าลายแบคทีเรีย



























































ิ
์
เคมี 1 อะตอมและตารางธาต โดยนายวชรนทร เลาะหะนะ
ุ
ั