การสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี

การสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี ไอโซโทปของธาตุที่นิวเคลียสมีอัตราส่วนระหว่างนิวตรอนต่อโปรตอนไม่เหมาะสมคือนิวเคลียสมีจำนวนนิวตรอนมากหรือน้อยกว่าจำนวนโปรตอน มักไม่เสถียรจะมีการเปลี่ยนแปลงภายในนิวเคลียส กลายเป็นนิวเคลียสของธาตุใหม่ที่เสถียรกว่า โดยการแผ่รังสีต่างๆออกมาเช่น 1.การแผ่รังสีแอลฟา จะเกิดกับนิวเคลียสที่มีเลขอะตอมสูงกว่า 82 และ จำนวนโปรตอน และนิวตรอนในสัดส่วนไม่เหมาะสม นิวเคลียสใหม่ที่เกิดขึ้นจะมีเลขอะตอมลดลง 2 และเลขมวลลดลง 4 เขียนเป็นสมการนิวเคลียร์ได้ดังนี้ ZAX Z-2A-4Y + 24He เมื่อ A = เลขมวล Z = เลขอะตอม เช่น การแผ่รังสีจาก U –238 เกิดเป็น Th-234 เขียนได้ดังนี้ 92238U 90234 Th + 24He 2. การแผ่รังสีบีตาจะเกิดกับนิวเคลียสที่มีสัดส่วนของนิวตรอนมากกว่าโปรตอน นิวตรอนในนิวเคลียสจะเปลี่ยนไปเป็นโปรตอนและอิเล็กตรอน นิวเคลียสใหม่จึงมีเลขมวลคงเดิมแต่ เลขอะตอมจะเพิ่มขึ้น 1 หน่วย เขียนเป็นสมการนิวเคลียร์ได้ดังนี้ ZAX Z+1AY + -10e ตัวอย่างการสลายตัวจาก Pb 83210Bi + -10e เขียนได้ดังนี้ 82210Pb 83210Bi +-10e 3.การแผ่รังสีแกมมา เกิดจากไอโซโทปของธาตุกัมมันตรังสีบางชนิดที่สลายตัวให้รังสีแอลฟาหรือบีตาแล้ว แต่นิวเคลียสยังมีพลังงานสูงหรือยังอยู่ในสถานะถูก กระตุ้น เมื่อนิวเคลียสกลับคืนสู่สภาวะปกติจึงปลดปล่อยพลังงานส่วนเกินออกมาในรูปของรังสีแกมมา การแผ่รังสีแกมมาจะไม่ทำให้เลขมวลและเลขอะตอมเปลี่ยนแปลง เช่น การแผ่รังสีแอลฟาของ Rn-222 ซึ่งไม่เสถียรและสามารถแผ่รังสีแกมมาออกมา เขียนเป็นสมการได้ดังนี้ 88226Ra Rn (ยังไม่เคลียร์ ) + 24He 86222Rn + พลังงาน การเปลี่ยนแปลงในนิวเคลียสของธาตุในการแผ่รังสีอาจเกิดขึ้นได้หลายขั้นตอน และเกิดเป็นอะตอมของธาตุได้หลายธาตุ แต่ในที่สุดจะได้อะตอมที่เสถียร เช่น การสลายตัวของ U –238 ในที่สุดจะได้ Pb –206 ที่เสถียร ปฏิกิริยาที่เกิดจากการแผ่รังสีแบบต่างๆที่กล่าวมาข้างต้นเรียกว่า ปฏิกิริยา นิวเคลียร์ และเรียกสมการที่เขียนแสดงปฏิกิริยานิวเคลียร์ว่า สมการนิวเคลียร์ การเขียนที่ถูกต้อง ผลรวมของเลขมวลและเลขอะตอมของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์จะต้องเท่ากัน

การตรวจสอบสารกัมมันตรังสีทำได้โดย 1.ใช้ฟิล์มถ่ายรูปหุ้มสารนั้นในที่มืด ถ้าฟิล์มปรากฏจุดสีดำ แสดงว่าสารนั้นมีการแผ่รังสีของสารกัมมันตรังสี 2. ใช้สารเรืองแสง โดยนำสารที่ต้องการทดสอบเข้าใกล้สารเรืองแสง ถ้ามีแสงเรืองเกิดขึ้นแสดงว่าสารนั้นเป็นธาตุกัมมันตรังสี 3. ใช้เครื่องตรวจวัดรังสีที่เรียกว่า ไกเกอร์มูลเลอร์เตาน์เตอร์ ซึ่งสามารถบอกปริมาตรของรังสีได้

โดย : นาย สันติ สวนแก้ว, โรงเรียนกะเปอร์วิทยา, วันที่ 1 พฤศจิกายน 2544