การค้นพบธาตุกัมมันตรังสี
ในปี พ.ศ.2439 อองตวน อองรี เบ็กเคอเรล พบว่า เมื่อเก็บแผ่นฟิล์มที่หุ้มด้วยกระดาษสีดำไว้กับสารประกอบของยูเรเนียม ฟิล์มจะมีลักษณะเหมือนถูกแสง และเมื่อทำการทดลองกับสารประกอบของยูเรเนียมชนิดอื่นๆ ก็ได้ผลเช่นเดียวกัน จึงสรุปว่าน่าจะมีรังสีแผ่ออกมาจากธาตุยูเรเนียม
ต่อมาปีแอร์ และมารี กูรี พบว่าธาตุพอโลเนียม เรเดียม และทอเรียม สามารถแผ่รังสีได้เช่นเดียวกัน ปรากฏการณ์ที่ธาตุแผ่รังสีได้เองอย่างต่อเนื่องเรียกว่า กัมมันตภาพรังสี (Radioactivity) และธาตุที่มีสมบัติแผ่รังสีได้ เรียกว่า ธาตุกัมมันตรังสี
ชนิดและสมบัติของการแผ่รังสี
1. รังสีแอลฟา
- สัญลักษณ์ คือ α หรือ 42He
- เป็นอนุภาคที่มีโปรตอน และนิวตรอนอย่างละ 2 อนุภาค
- มีประจุไฟฟ้า +2 มีเลขมวล 4
- มีอำนาจทะลุทะลวงต่ำมาก ไม่สามารถผ่านแผ่นกระดาษหรือโลหะบางๆ ได้
- เบี่ยงเบนในสนามไฟฟ้า โดยเบนเข้าหาขั้วลบ
2. รังสีบีตา
- สัญลักษณ์ คือ β หรือ -10e
- มีประจุไฟฟ้า -1 มีมวลเท่ากับมวลของอิเล็กตรอน
- มีอำนาจทะลุทะลวงสูงกว่ารังสีแอลฟาถึง 100 เท่า
- สามารถผ่านแผ่นโลหะบางๆ เช่นแผ่นตะกั่วหนา 1 mm หรือแผ่นอะลูมิเนียมหนา 5 mm
- มีความเร็วใกล้เคียงความเร็วแสง
- เบี่ยงเบนในสนามไฟฟ้า โดยเบนเข้าหาขั้วบวก
3. รังสีแกมมา
- เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นสั้นมาก
- ไม่มีประจุและไม่มีมวล
- มีอำนาจทะลุทะลวงสูงมากสามารถทะลุผ่านแผ่นตะกั่วหนา 8 mm หรือผ่านแผ่นคอนกรีตหนาๆ ได้
4. รังสีชนิดอื่นๆ
- โพซิตรอน (β+) สัญลักษณ์ คือ +10e
- โปรตอน (p) สัญลักษณ์ คือ 11H
- ดิวเทอรอน (D) สัญลักษณ์ คือ 12H
- ทริทอน (T) สัญลักษณ์ คือ 13H
- นิวตรอน (n) สัญลักษณ์ คือ 01N
การสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี
1. รังสีแอลฟา การสลายตัวเกิดขึ้นในกรณีที่ไอโซโทปนั้นมีเลขอะตอมมากกว่า 82 และนิวเคลียสมีจำนวนโปรตอนและนิวตรอน ไม่เหมาะสม ทำให้เกิดแรงผลักกันในนิวเคลียสมากกว่าแรงยึดกัน นิวเคลียสจึงพยายามลดจำนวนอนุภาคลงให้มากที่สุด เพื่อให้ได้นิวเคลียสที่เสถียร ดังนั้นหลังจากการแผ่รังสีแอลฟา นิวเคลียสที่เกิดขึ้นใหม่จะมีเลขอะตอมลดลง 2 และเลขมวลลดลง 4 ดังตัวอย่างต่อไปนี้
2. รังสีบีตา การแผ่รังสีบีตาเกิดขึ้นในกรณีที่นิวเคลียสมีจำนวนนิวตรอนมากกว่าโปรตอน จึงพยายามลดอัตราส่วนระหว่างนิวตรอนต่อโปรตอน โดยนิวตรอนจะเปลี่ยนไปเป็นโปรตอนและอิเล็กตรอน ทำให้เลขอะตอมเพิ่มขึ้น 1 แต่เลขมวลคงเดิม ดังตัวอย่างเช่น
3. รังสีแกมมา การแผ่รังสีแกมมา มักจะเกิดขึ้น ในกรณีที่ไอโซโทป มีการสลายตัวให้รังสีแอลฟาหรือบีตาแล้ว ยังได้นิวเคลียสใหม่ไม่เสถียร ยังอยู่ในสภาวะกระตุ้น มีพลังงานเกินกว่าปกติ เมื่อกลับสู่สภาวะปกติจึงปล่อยพลังงานส่วนเกินออกมาในรูปของรังสีแกมมา ดังนั้นการแผ่รังสีแกมมาจึงไม่ทำให้เลขมวล และเลขอะตอมเปลี่ยนแปลง ดังตัวอย่างเช่น
|
