ธาตุกัมมันตรังสี

ธาตุกัมมันตรังสี
          ในปี พ.ศ. 2439  อองตวน  อองรี  เบ็กเคอเรล (Antonine Henri Becquerel)  นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสได้พบว่าแผ่นฟิล์มถ่ายรูปที่ห่อหุ้มด้วยกระดาษดำและเก็บรวมไว้กับสารประกอบยูเรเนียมจะมีลักษณะเหมือนถูกแสงสว่าง  เขาจึงได้ทดลองเก็บแผ่นฟิล์มไว้กับสารประกอบของยูเรเนียมชนิดอื่น ๆ ดูบ้าง  ซึ่งก็พบว่าผลที่เกิดขึ้นเป็นเช่นเดียวกัน  ดังนั้นเบ็กเคอเรสจึงได้สรุปว่า  เหตุการณ์เช่นนี้เกิดขึ้นเนื่องจากธาตุยูเรเนียมมีสมบัติในการแผ่รังสีออกมาได้
          หลังจากนั้น ปีแอร์ คูรี  และ  มารี คูรี (Pierre Curie and Marie Curie)  นักวิทยาศาสตร์คู่สามีภรรยาชาวฝรั่งเศส  ได้ค้นพบเพิ่มเติมว่า  ธาตุยูเรเนียมไม่ได้เป็นธาตุเพียงชนิดเดียวที่สามารถแผ่รังสีออกมาได้  แต่ยังมีธาตุชนิดอื่น ๆ ที่สามารถแผ่รังสีออกมาได้เช่นเดียวกัน  เช่น  ธาตุพอลโลเนียม (Po),  เรเดียม (Ra),  และทอเรียม (Th)  เป็นต้น  ต่อมานักวิทยาศาสตร์ได้เรียกรังสีที่แผ่ออกมาจากธาตุต่าง ๆ ว่า  กัมมันตภาพรังสี  และเรียกธาตุต่าง ๆ ที่มีสมบัติในการแผ่รังสีว่า  ธาตุกัมมันตรังสี
          การแผ่รังสีของธาตุกัมมันตรังสีเหล่านี้เกิดขึ้นในไอโซโทปของธาตุที่มีจำนวนนิวตรอนมากกว่าจำนวนโปรตอนมาก  ทำให้นิวเคลียสของธาตุไม่เสถียรจึงต้องมีการเปลี่ยนแปลงไปเป็นธาตุที่มีความเสถียรมากขึ้น  โดยการสลายตัวเองเพื่อปล่อยอนุภาคภายในนิวเคลียสออกมาในรูปของการแผ่รังสี  การแผ่รังสีของธาตุเป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติ  โดยพบว่าธาตุต่าง ๆ ที่อยู่ในธรรมชาติที่มีเลขอะตอมสูงกว่า 83 ส่วนใหญ่จะสามารถแผ่รังสีได้ทั้งสิ้น  ตัวอย่างเช่น  ธาตุเรเดียม,  ยูเรเนียม,  ทอเรียม  เป็นต้น
          การสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีจะเกิดขึ้นได้โดยอะตอมของธาตุมีการปลดปล่อยองค์ประกอบและพลังงานที่อยู่ภายในอะตอมออกมา  ทำให้โครงสร้างของอะตอมเปลี่ยนแปลงไป  โดยองค์ประกอบและพลังงานของธาตุที่ถูกปลดปล่อยออกมานั้นจะแผ่ออกมาจากธาตุในรูปของรังสีต่าง ๆ ซึ่งสามารถแบ่งได้เป็น 3 ชนิด  คือ  รังสีแอลฟา,  รังสีบีตา  และรังสีแกมมา  ซึ่งรังสีต่าง ๆ จะมีลักษณะและสมบัติที่แตกต่างกัน  ดังนี้
          1.  รังสีแอลฟา (alpha)  เป็นอนุภาคที่มีสมบัติเหมือนนิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม  คือเป็นอนุภาคซึ่งมีโปรตอนและนิวตรอนอย่างละ 2 อนุภาค  แต่ไม่มีอิเล็กตรอน  จึงมีประจุบวก 2 สามารถเบี่ยงเบนในสนามไฟฟ้าเข้าหาขั้วลบ  เป็นรังสีที่มีอำนาจการทะลุทะลวงต่ำ
          2.  รังสีบีตา (beta)  เป็นอนุภาคที่มีประจุลบ  มีคุณสมบัติเหมือนอิเล็กตรอน  จึงสามารถเบี่ยงเบนในสนามไฟฟ้าเข้าหาขั้วบวก  รังสีบีตามีอำนาจการทะลุทะลวงสูงกว่ารังสีแอลฟาประมาณ 100 เท่า  มีความเร็วในการเคลื่อนที่สูงกว่ารังสีแอลฟา  และสามารถเคลื่อนที่ไปได้ไกลกว่ารังสีแอลฟา
          3.  รังสีแกมมา (gamma)  มีคุณสมบัติเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Wave)  ที่มีความยาวคลื่นสั้นมาก  ไม่มีประจุและไม่มีมวล  จึงไม่มีการเบี่ยงเบนในสนามไฟฟ้า  มีอำนาจการทะลุทะลวงสูงกว่ารังสีบีตามาก  เกิดจากการที่ธาตุแผ่รังสีแอลฟาและแกมมาออกมา  แต่นิวเคลียสของธาตุยังไม่เสถียร  ยังมีระดับพลังงานที่สูงอยู่  จึงต้องปลดปล่อยพลังงานออกมาในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อลดระดับพลังงาน  โดยรังสีแกมมาจะมีความเร็วในการเคลื่อนที่สูงมากจนมีค่าใกล้เคียงกับความเร็วแสง

          1.  ครึ่งชีวิตของธาตุ (Half life)
          เรารู้แล้วว่ารังสีที่แผ่ออกมาจากธาตุกัมมันตรังสีเกิดจากนิวเคลียสในอะตอมของธาตุซึ่งไม่เสถียร  จึงต้องมีการสลายตัวและแผ่รังสีออกมา  เพื่อเปลี่ยนไปเป็นอะตอมที่มีเสถียรภาพมากขึ้น  เมื่อธาตุกัมมันตรังสีแผ่รังสีออกมาแล้วจะเกิดการสลายตัวลดปริมาณลงไปด้วย  โดยนักวิทยาศาสตร์เรียกระยะเวลาที่ธาตุกัมมันตรังสีสลายตัวไปจนเหลือครึ่งหนึ่งของปริมาณเดิมว่า  ครึ่งชีวิต (Half life)  ตัวอย่างเช่น  ธาตุซัลเฟอร์ -35  มีครึ่งชีวิต 87 วัน  ในการสลายตัวเหลือ 4 กรัม  และใช้เวลาอีก 87 วัน  ในการสลายตัวจนเหลือ 2 กรัม  เป็นต้น

          2.  ประโยชน์ของธาตุกัมมันตรังสี
          ความสามารถในการปลดปล่อยพลังงาน  และรังสีที่มีพลังงานและมีอำนาจทะลุทะลวงของธาตุกัมมันตรังสีได้ถูกนำไปประยุกต์ใช้ให้เกิดประโยชน์ในด้านต่าง ๆ มากมายทั้งในด้านการแพทย์  การเกษตร  อุตสาหกรรม  รวมจนถึงด้านธรณีวิทยาการหาอายุของวัตถุต่าง ๆ โดยธาตุกัมมันตรังสีที่มีการใช้ประโยชน์กันอย่างกว้างขวาง  ได้แก่
                    2.1  ยูเรเนียม-235 (U-235)  ใช้สำหรับเป็นเชื้อเพลิงในโรงไฟฟ้าพลังนิวเคลียร์  ใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตเครื่องบินและยานอวกาศ  และใช้ในการผลิตรังสีเอ็กซ์ (X-ray)  ซึ่งมีพลังงานสูง
                    2.2  โคบอลต์-60 (Co-60)  เป็นธาตุกัมมันตรังสีที่สามารถแผ่กัมมันตรังสีชนิดแกมมาซึ่งมีผลในการยับยั้งการเจริญเติบโตของเซลล์ได้  จึงมีการนำมาใช้ในการยับยั้งการเจริญเติบโตเชื้อจุลินทรีย์ในอาหาร  ผักและผลไม้  และนำมาใช้ในการรักษาโรคมะเร็ง
                    2.3  คาร์บอน-14 (C-14)  เป็นธาตุกัมมันตรังสีที่สามารถพบได้ในวัตถุต่าง ๆ เกือบทุกชนิดบนโลก  จึงสามารถนำระยะเวลาครึ่งชีวิตของธาตุนี้มาใช้ในการคำนวณหาอายุของวัตถุโบราณ  อายุของหินและเปลือกโลกและอายุของซากฟอสซิลต่าง ๆ ได้  (C-14  มีครึ่งชีวิตประมาณ 5,730 ปี)
                    2.4  ฟอสฟอรัส-32 (P-32)  เป็นสารประกอบกัมมันตรังสีที่สามารถละลายน้ำได้  มีระยะเวลาครึ่งชีวิตประมาณ 14.3 วัน  ทางการแพทย์นำมาใช้ในการรักษาโรคมะเร็งของเม็ดโลหิตขาว (ลิวคีเมีย)  โดยให้รับประทานหรือฉีดเข้าในกระแสโลหิต  นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในการตรวจหาเซลล์มะเร็ง  และตรวจหาปริมาณโลหิตของผู้ที่จะเข้ารับการผ่าตัด

          3.  อันตรายจากธาตุกัมมันตรังสี
          อันตรายจากธาตุกัมมันตรังสีเกิดขึ้นได้  เนื่องจากหากร่างกายของสิ่งมีชีวิตได้รับกัมมันตรังสีในปริมาณที่มากเกินไปจะทำให้โมเลกุลของน้ำ  สารอินทรีย์และสารอนินทรีย์ต่าง ๆ ในร่างกายเสียสมดุล  ทำให้เกิดความเสียหายต่อเซลล์ในร่างกาย  ซึ่งจะทำให้สิ่งมีชีวิตเกิดความเจ็บป่วย  หรือหากได้รับในปริมาณมากก็อาจทำให้เสียชีวิตได้  ดังนั้นผู้ปฏิบัติงานที่เกี่ยวข้องกับรังสีจึงจะต้องมีอุปกรณ์ที่ช่วยป้องกันอันตรายจากรังสี  และมีการกำหนดระยะเวลาในการทำงานเพื่อไม่ให้สัมผัสกับรังสีเป็นเวลานานเกินไป

          ปริมาณรังสีที่ส่งผลกระทบต่อร่างกายมนุษย์
                    2.2  มิลลิซีเวิร์ด                              เป็นระดับรังสีปกติในธรรมชาติ  ที่มนุษย์แต่ละคนได้รับใน 1 ปี
                    5     มิลลิซีเวิร์ด                              เป็นเกณฑ์รังสีสูงสุดที่อนุญาตให้บุคคลทั่วไปรับได้ใน 1 ปี
                    50   มิลลิซีเวิร์ด                              เป็นเกณฑ์สูงสุดที่อนุญาติให้ผู้ปฏิบัติงานที่เกี่ยวข้องกับรังสีรับได้ใน 1 ปี
                    250 มิลลิซีเวิร์ด                              เป็นระดับที่ไม่ทำให้ร่างกายปรากฏอาการผิดปกติ  ทั้งในระยะสั้นและในระยะยาว
                    500 มิลลิซีเวิร์ด                              ทำให้ปริมาณเม็ดเลือดขาวลดลงเล็กน้อย
                    1,000 มิลลิซีเวิร์ด                           ทำให้เกิดอาการคลื่นเหียน  อ่อนเพลีย  และมีปริมาณเม็ดเลือดขาวลดลง
                    3,000 มิลลิซีเวิร์ด                           ทำให้เกิดอาการอ่อนเพลีย  อาเจียน  ท้องเสีย  เม็ดเลือดขาวลดลง  ผมร่วง  เบื่ออาหาร  ตัวซีด 
                                                                     คอแห้ง  มีไข้  และอาจเสียชีวิตได้ภายใน 3-6 สัปดาห์
                    6,000 มิลลิซีเวิร์ด                           ทำให้เกิดอาการอ่อนเพลีย  อาเจียน  ท้องเสีย  ท้องร่วงภายใน 1-2 ชั่วโมง  เม็ดเลือดลดลงอย่าง
                                                                     รวดเร็ว  ผมร่วง  มีไข้  อักเสบบริเวณปากและลำคออย่างรุ่นแรงและมีโอกาสเสียชีวิตได้ถึง 50%  
                                                                     ภายใน 2-6 สัปดาห์
                    10,000 มิลลิซีเวิร์ด                         ทำให้เกิดอาการอ่อนเพลีย  อาเจียน  ท้องเสีย  ท้องร่วงภายใน 1-2 ชั่วโมง  เม็ดเลือดลดลงอย่าง
                                                                     รวดเร็ว  ผมร่วง  มีไข้  อักเสบบริเวณปากและลำคออย่างรุ่นแรง  ผิวหนังพองบวม  ผมร่วง  และ
                                                                     เสียชีวิตภายใน 2-3 สัปดาห์


         
ที่มาและได้รับอนุญาตจาก :
พงศธร  นันทธเนศ  และสุนทร  ภูรีปรีชาเลิศ. สารและสมบัติของสาร ม.4 - ม.6. พิมพ์ครั้งที่ 1. กรุงเทพฯ : อักษรเจริญทัศน์.

ข้อสอบที่เกี่ยวข้อง
#Trending now
AdGang59 ,Adgang60 ,ข่าวครู ,สื่อการสอน ,แผนการสอน ,เทคนิคการสอน ,สอบครู ,ข่าวครู ,admissions 59 ,admissions 60 ,ad59 ,ad60 ,admissions ,สอบตรง 59 ,รับตรง 59 ,สอบตรง 60 ,รับตรง 60 ,ข้อสอบรับตรง ,อาเซียน ,AEC ,ข่าวกิจกรรม ,ข่าวทุน ,ข่าวเด่น ,เรียนต่อ ,ทุน ,ทุนเรียนต่อ ,ทุนการศึกษา ,clearing house ,เคลียร์ริ่งเฮ้าส์ ,ค้นหาตัวเอง ,ปฎิทินสอบ ,ONET ,GAT ,PAT ,ติว ,ติว GAT ,ติว PAT ,GAT เชื่อมโยง ,โครงงานวิทยาศาสตร์ ,โครงงาน ,เรียนต่อต่างประเทศ ,ข้อสอบ ,คลังข้อสอบ ,ข่าว admissions ,แอดมิชชั่น ,สาระน่ารู้ ,โควตา ,แนะแนว ,สามเณร ,ธรรมะ ,ว.วชิรเมธี ,ธรรม ,ท่องเที่ยว ,คลิปเด็ด ,รวมคลิปเด็ด ,คลิปเด็ดแปลไทย ,ติวเข้ม ,สอบเข้า ,สอบสัมภาษณ์ ,สอบเข้า ม.1 ,สอบเข้า ม.4 ,สอบเข้าเตรียมอุดมฯ ,สอบเข้าสาธิต ,สอบเข้ามหิดล ,ทดลองวิทย์ ,ฮอร์โมน ,Hormone ,จักรยาน ,CU TEP ,TU GET ,สามเณรปลูกปัญญาธรรม ,truelittlemonk ,ของเล่นวิทยาศาสตร์ ,เพลงชาติไทย ,วิศวะ จุฬา ,บัญชี จุฬา ,สอบทุน ,Smart Exams ,TOEIC ,TOEFL ,สูตรลัดคณิตศาสตร์ ,วิสาขบูชา ,หน้าหนาว ,เชียงใหม่ ,เชียงราย ,เงินเดือนครู ,ครูผู้ช่วย ,สมัครสอบครู ,ข้อสอบ o-net ป.6 
กลับด้านบน