ธาตุกัมมันตรังสี

ในปี ค.ศ. 1896 (พ.ศ. 2439) อองตวน อองรี เบ็กเคอเรล นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสพบว่า เมื่อเก็บแผ่นฟิล์มถ่ายรูปที่หุ้มด้วยกระดาษสีดำไว้กับสารประกอบของยูเรเนียม ฟิล์มจะมีลักษณะเหมือนถูกแสง และเมื่อทำการทดลองกับสารประกอบของยูเรเนียมชนิดอื่นๆ ก็ได้ผลเช่นเดียวกัน จึงสรุปได้ว่าน่าจะมีรังสีแผ่ออกมาจากธาตุยูเรเนียม ต่อมาปีแอร์ และมารี กูรี ได้ค้นพบว่าธาตุยูพอโลเนียม เรเดียม และทอเรียม ก็สามารถแผ่รังสีได้เช่นเดียวกัน เพราะฉะนั้นจึงสรุปได้ว่า
ธาตุกัมมันตรังสี คือธาตุที่มีสมบัติในการแผ่รังสี
กัมภาพรังสี คือปรากฎการณ์ที่ธาตุแผ่รังสีได้อย่างต่อเนื่อง

การแผ่รังสีของอนุภาคแอลฟา
อนุภาคแอลฟาประกอบด้วยโปรตอน 2 อนุภาค นิวตรอน 2 อนุภาค
การแตกสลายตัวโดยการแผ่รังสีแอลฟา มักเกิดจากการแตกสลายตัวของนิวเคลียสที่มีเลขอะตอม 83 ขึ้นไป ทั้งนี้เพราะแรงผลักในนิวเคลียสที่มากกว่าแรงยึดเหนี่ยวจึงทำให้นิวเคลียสพยายามลดโปรตอน – นิวตรอนลงมา เพื่อให้นิวเคลียสสเถียi
การแตกสลายของอนุภาคแอลฟา อะตอมใหม่จะมี เลขอะตอมลดลง 2 เลขมวลลดลง 4
อนุภาคแอลฟา มีอำนาจทะลุทะลวงต้ำฃ่เพียงแค่กระดาษ อากาศที่หนาประมาณ 2-3 cm น้ำที่หนาขนาดมิลลิเมตร หรือโลหะบางๆ ก็สามารถกั้นอนุภาคแอลฟาได้


การแผ่รังสีอนุภาคบีตา โพซิตรอน

- การแตกสลายอนุภาคบีตาและโพซิตรอน เกิดเนื่องจากอัตราส่วนโปรตอนต่อนิวตรอน ในนิวเคลียสเบนออกจากเส้นเสถียรภาพ
การแผ่รังสีของอนุภาคบีตา
- มีสมบัติเหมือนอิเล็กตรอน คือ ประจุเป็น –1 มวลเท่ากับมวลของอิเล็กตรอน
มีอำนาจทะลุทะลวงสูงกว่ารังสีแอลฟาประมาณ 100 เท่า
- มีความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสง
การแผ่รังสีของอนุภาคโพซิตรอน
- โพซิตรอนมีสมบัติเช่นเดียวกับอนุภาคบีตา ต่างกันที่โพซิตรอนมีประจุบวกและไม่เสถีย
- นิวเคลียสมีจำนวนโปรตอนมากกว่านิวตรอน เมื่อเทียบจากไอโซโทปที่เสถียรของธาตุเดียวกัน

การแผ่รังสีแกมมา
รังสีแกมมาเป็นรังสีที่มีพลังงานสูง ไม่มีประจุ ไม่มีมวล เป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า
มีความเร็วเท่ากับความเร็วแสง
- ไม่เบี่ยงเบนในสนามแม่เหล็ก
มีอำนาจทะลุทะลวงสูง
การเปลี่ยนแปลงที่ให้รังสีแกมมาจะเกิดจากไอโซโทปกัมมันตรังภาพรังสีบางชนิดที่สลายตัวให้รังสีแอลฟาหรือบีตาแต่นิวเคลียสยังมีพลังงานสูง หรือยังอยู่ในสภาวะที่กระตุ้น เมื่อนิวเคลียสกับมาสู่ภาวะปกติ จึงปล่อยพลังงานส่วนเกินออกมาในรูป รังสีแกมมา การแผ่รังสีนี้จะไม่ทำให้เลขมวล และเลขอะตอมเปลี่ยนแปลง
ครึ่งชีวิตของธาตุ
ครึ่งชีวิตเป็นสมบัติเฉพาะตัวของแต่ละไอโซโทปและสามารถใช้เปรียบเทียบอัตราการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีแต่ละชนิดได้
นิวเคลียสของไอโซโทปกัมมันตรังสีไม่เสถียร จะสลายตัวและแผ่รังสีตลอดมา โดยไม่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความดัน
ปริมาณการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีจะบอกเป็นครึ่งชีวิต

วิธีการตรวจธาตุกัมมันตรังสี

1. ให้ฟิล์มถ่ายรูปหุ้มสารนั้นในที่มืด แล้วนำฟิล์มไปล้าง ถ้าเป็นสารแผ่รังสี ฟิล์มจะปรากฎสีดำ
2. เอาสารที่เป็นกัมมันตรังสีเข้าใกล้ๆสารเรืองแสง ถ้าเป็นสารแผ่รังสีจะมีแสงเรืองเกิดขึ้น
3. ใช้เครื่องมือไกเกอร์มูลเลอร์เคาน์เตอร์ จะมีหน้าปัดบอกปริมาณรังสีที่แผ่ออกมาได้

1. ทำเตาปฏิกรณ์ปรมาณู ทำโรงงานไฟฟ้าพลังงานปรมาณู และเรือดำน้ำปรมาณู
2. ใช้สร้างธาตุใหม่หลังยูเรเนียม สร้างขึ้นโดยยิงนิวเคลียสของธาตุหนักด้วยอนุภาคแอลฟา หรือด้วยนิวเคลียสอื่นๆ ที่ค่อนข้างหนัก และมีพลังงานสูง
3. ใช้ศึกษากลไกของปฏิกิริยาเคมี เช่น การเกิดปฏิกิริยาของเอสเทอร์
4. ใช้ในการหาปริมาณวิเคราะห์
5. ใช้ในการหาอายุของซากสิ่งมีชีวิต
6. การรักษาโรค เช่น มะเร็ง