การเกิดปฏิกิริยาของธาตุกัมมันตรังสี
การเกิดปฏิกิริยาของธาตุกัมมันตรังสี เรียกว่า ปฏิกิริยานิวเคลียร์ ซึ่งมี 2 ประเภท คือ
1. ปฏิกิริยาฟิชชัน (Fission reaction) คือ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดขึ้น เนื่องจากการยิงอนุภาคนิวตรอนเข้าไปยังนิวเคลียสของธาตุหนัก แล้วทำให้นิวเคลียร์แตกออกเป็นนิวเคลียร์ที่เล็กลงสองส่วนกับให้อนุภาคนิวตรอน 2-3 อนุภาค และคายพลังงานมหาศาลออกมา ถ้าไม่สามารถควบคุมปฏิกิริยาได้อาจเกิดการระเบิดอย่างรุนแรงที่เรียกว่า ลูกระเบิดปรมาณู (Atomic bomb) เพื่อควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่ไม่ให้เกิดรุนแรงนักวิทยาศาสตร์จึงได้สร้างเตาปฏิกรณ์ปรมาณูเพื่อใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า
1. ปฏิกิริยาฟิชชัน (Fission reaction) คือ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดขึ้น เนื่องจากการยิงอนุภาคนิวตรอนเข้าไปยังนิวเคลียสของธาตุหนัก แล้วทำให้นิวเคลียร์แตกออกเป็นนิวเคลียร์ที่เล็กลงสองส่วนกับให้อนุภาคนิวตรอน 2-3 อนุภาค และคายพลังงานมหาศาลออกมา ถ้าไม่สามารถควบคุมปฏิกิริยาได้อาจเกิดการระเบิดอย่างรุนแรงที่เรียกว่า ลูกระเบิดปรมาณู (Atomic bomb) เพื่อควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่ไม่ให้เกิดรุนแรงนักวิทยาศาสตร์จึงได้สร้างเตาปฏิกรณ์ปรมาณูเพื่อใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า
 |
ภาพที่ 2 การเกิดปฏิกิริยาฟิชชัน
ที่มา : http://nakhamwit.ac.th/pingpong_web/m&c_web/Topic.html
ที่มา : http://nakhamwit.ac.th/pingpong_web/m&c_web/Topic.html
2. ปฏิกิริยาฟิวชัน(Fusion reaction) คือ ปฏิกิริยา นิวเคลียร์ที่นิวเคลียสของธาตุเบาหลอมรวมกันเข้าเป็นนิวเคลียสที่หนักกว่า และมีการคายความร้อนออกมาจำนวนมหาศาลและมากกว่าปฏิกิริยาฟิชชันเสียอีก ปฏิกิริยาฟิวชันที่รู้จักกันดี คือ ปฏิกิริยาระเบิดไฮโดรเจน (Hydrogen bomb) ดังภาพ
 |
ภาพที่ 3 การเกิดปฏิกิริยาฟิวส์ชัน
ที่มา : http://nakhamwit.ac.th/pingpong_web/m&c_web/Topic.html
ที่มา : http://nakhamwit.ac.th/pingpong_web/m&c_web/Topic.html
ประโยชน์จากการใช้ธาตุกัมมันตรังสี
1. ด้านธรณีวิทยา การใช้คาร์บอน-14 (C-14) คำนวณหาอายุของวัตถุโบราณ
2. ด้านการแพทย์ ใช้ไอโอดีน-131 (I-131) ในการติดตามเพื่อศึกษาความผิดปกติของต่อมไธรอยด์ โคบอลต์-60 (Co-60) และเรเดียม-226 (Ra-226) ใช้รักษาโรคมะเร็ง
3. ด้านเกษตรกรรม ใช้ฟอสฟอรัส 32 (P-32) ศึกษาความต้องการปุ๋ยของพืช ปรับปรุงเมล็ดพันธุ์ที่ต้องการ และใช้โพแทสเซียม-32 (K–32) ในการหาอัตราการดูดซึมของต้นไม้
4. ด้านอุตสาหกรรม ใช้ธาตุกัมมันตรังสีตรวจหารอยตำหนิ เช่น รอย ร้าวของโลหะหรือท่อขนส่งของเหลว ใช้ธาตุกัมมันตรังสีในการ ตรวจสอบและควบคุมความหนาของวัตถุ ใช้รังสีฉายบน อัญมณีเพื่อให้มีสีสันสวยงาม
5.ด้านการถนอมอาหาร ใช้รังสีแกมมาของธาตุโคบอลต์-60 (Co–60) ปริมาณที่พอเหมาะใช้ทำลายแบคทีเรียในอาหาร จึงช่วยให้เก็บรักษาอาหารไว้ได้นานขึ้น
6.ด้านพลังงาน มีการใช้พลังงานความร้อนที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ในเตาปฏิกรณ์ปรมาณูของยูเรีเนียม-238 (U-238) ต้มน้ำให้กลายเป็นไอ แล้วผ่านไอน้ำไปหมุนกังหัน เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า
1. ด้านธรณีวิทยา การใช้คาร์บอน-14 (C-14) คำนวณหาอายุของวัตถุโบราณ
2. ด้านการแพทย์ ใช้ไอโอดีน-131 (I-131) ในการติดตามเพื่อศึกษาความผิดปกติของต่อมไธรอยด์ โคบอลต์-60 (Co-60) และเรเดียม-226 (Ra-226) ใช้รักษาโรคมะเร็ง
3. ด้านเกษตรกรรม ใช้ฟอสฟอรัส 32 (P-32) ศึกษาความต้องการปุ๋ยของพืช ปรับปรุงเมล็ดพันธุ์ที่ต้องการ และใช้โพแทสเซียม-32 (K–32) ในการหาอัตราการดูดซึมของต้นไม้
4. ด้านอุตสาหกรรม ใช้ธาตุกัมมันตรังสีตรวจหารอยตำหนิ เช่น รอย ร้าวของโลหะหรือท่อขนส่งของเหลว ใช้ธาตุกัมมันตรังสีในการ ตรวจสอบและควบคุมความหนาของวัตถุ ใช้รังสีฉายบน อัญมณีเพื่อให้มีสีสันสวยงาม
5.ด้านการถนอมอาหาร ใช้รังสีแกมมาของธาตุโคบอลต์-60 (Co–60) ปริมาณที่พอเหมาะใช้ทำลายแบคทีเรียในอาหาร จึงช่วยให้เก็บรักษาอาหารไว้ได้นานขึ้น
6.ด้านพลังงาน มีการใช้พลังงานความร้อนที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ในเตาปฏิกรณ์ปรมาณูของยูเรีเนียม-238 (U-238) ต้มน้ำให้กลายเป็นไอ แล้วผ่านไอน้ำไปหมุนกังหัน เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า
 |  |  | ||
เอ็กซ์-เรย์
|
อาบรังสีเพื่อถนอมอาหาร
|
โรงงานไฟฟ้านิวเคลียร์
|
ภาพที่ 4 ตัวอย่างประโยชน์จากธาตุกัมมันตรังสี
ที่มา : http://nakhamwit.ac.th/pingpong_web/m&c_web/Topic.html
ที่มา : http://nakhamwit.ac.th/pingpong_web/m&c_web/Topic.html
ตารางที่ 5 แสดงธาตุและไอโซโทป
| ธาตุ/ไอโซโทป |
ครึ่งชีวิต
|
แบบการสลายตัว
|
ประโยชน์
|
|---|---|---|---|
C-14
|
5,760 ปี
|
บีตา
|
หาอายุวัตถุโบราณ
|
Co-60
|
5.26 ปี
|
แกมมา
|
รักษามะเร็ง
|
Au-198
|
2.7 วัน
|
บีตา แกมมา
|
วินิจฉัยตับ
|
I-125
|
60 วัน
|
แกมมา
|
หาปริมาณเลือด
|
I-131
|
8.07 วัน
|
บีตา แกมมา
|
วินิจฉัยอวัยวะ
|
P-32
|
14.3 วัน
|
บีตา
|
รักษามะเร็ง
|
Pu-239
|
24,000 ปี
|
แอลฟา แกมมา
|
พลังงาน
|
K-40
|
1x109 ปี
|
บีตา
|
หาอายุหิน
|
U-238
|
4.5x109 ปี
|
แอลฟา แกมมา
|
วัตถุเริมต้นให้ Pu-239
|
U-235
|
7.1x109 ปี
|
แอลฟา แกมมา
|
รักษามะเร็ง
|
Cl-36
|
4x105 ปี
| ||
Po-216
|
0.16 วินาที
| ||
Ra-226
|
1,600 ปี
|
แอลฟา แกมมา
|
รักษามะเร็ง
|
โทษของธาตุกัมมันตรังสี
1. ถ้าร่างกายได้รับจะทำให้โมเลกุล ภายในเซลล์เกิดการเปลี่ยนแปลง ไม่สามารถทำงานตามปกติได้ ถ้าเป็นเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายทอด ลักษณะพันธุกรรม ก็จะเกิดการผ่าเหล่า โดยเฉพาะเซลล์สืบพันธุ์เมื่อเข้าไปในร่างกายจะไปสะสมในกระดูก
2. ส่วนผลที่ทำให้เกิดความป่วยไข้จากรังสี เมื่ออวัยวะส่วนใดส่วนหนึ่งของร่างกายได้รับรังสี โมเลกุลของธาตุต่างๆ ที่ประกอบ
2. ส่วนผลที่ทำให้เกิดความป่วยไข้จากรังสี เมื่ออวัยวะส่วนใดส่วนหนึ่งของร่างกายได้รับรังสี โมเลกุลของธาตุต่างๆ ที่ประกอบ
ผลจากการนำผลิตผลเกษตรไปฉายรังสีหรืออาบรังสี แสดงในตารางต่อไปนี้
ตารางที่ 6 แสดงผลของการฉายรังสีที่ขนาดของรังสีขนาดรังสีต่าง ๆ
ขนาดของรังสีหรือโดส (กิโลเกรย์) |
ประโยชน์หรือโทษ
|
|---|---|
| 0.05 - 0.15 0.15 - 0.75 0.25 - 0.50 2.0 - 3.00 มากว่า 3.00 | ยับยั้งการงอกของมันฝรั่ง มันเทศ เผือก หอมหัวใหญ่ กระเทียม ขิง และแครอท ใช้เป็นวิธีกำจัดแมลงที่ติดไปกับผักและผลไม้ ชะลอการสุกหรือการเสื่อมสภาพของผลไม้บางชนิด ควบคุมการเจริญเติบโตของโรคหลังการเก็บเกี่ยว และชะลอการสุกของผลไม้บางชนิด เกิดอาการผิดปกติที่เนื้อผลไม้ (เช่น เนื้อผลไม้อ่อนนุ่ม และมีกลิ่นแปลกปลอม) |
เทคโนโลยีการใช้รังสีในการถนอมรักษาอาหารและผลผลิตทางการเกษตร
มีประโยชน์นานับประการ เช่น ยับยั้งการงอก ควบคุมแมลงศัตรูพืช เช่น แมลงวันทอง ชะลอการสุกของผลไม้ การกำจัดโรค การยับยั้งการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ แต่วิธีการใช้รังสีค่อนข้างซับซ้อน และการลงทุนในขั้นแรกค่อนข้างสูง การใช้กัมมันตรังสีทางอุตสาหกรรมใช้รังสีแกมมาและรังสีเอกซ์ ตรวจสอบรอยเชื่อมของโลหะ การเชื่อมตัวเรือดำน้ำ การจัดความหนาของกระดาษ การวัดปริมาณซัลเฟอร์ในปิโตรเลียม เป็นต้น
มีประโยชน์นานับประการ เช่น ยับยั้งการงอก ควบคุมแมลงศัตรูพืช เช่น แมลงวันทอง ชะลอการสุกของผลไม้ การกำจัดโรค การยับยั้งการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ แต่วิธีการใช้รังสีค่อนข้างซับซ้อน และการลงทุนในขั้นแรกค่อนข้างสูง การใช้กัมมันตรังสีทางอุตสาหกรรมใช้รังสีแกมมาและรังสีเอกซ์ ตรวจสอบรอยเชื่อมของโลหะ การเชื่อมตัวเรือดำน้ำ การจัดความหนาของกระดาษ การวัดปริมาณซัลเฟอร์ในปิโตรเลียม เป็นต้น
การป้องกันอันตรายจากกัมมันตภาพรังสี
อันตรายจากกัมมันตภาพรังสี ขึ้นกับปริมาณพลังงานของกัมมันตรังสีต่อมวลที่ถูกรังสี และสำคัญของส่วนที่ถูกกัมมันตภาพรังสีต่อการดำรงชีวิต ผู้ที่จะนำกัมมันตภาพรังสีไปใช้ประโยชน์ ไม่ว่าในการแพทย์ ทางการเกษตรทางอุตสาหกรรม ตลอดจนค้นคว้าทางวิทยาศาสตร์ต่าง ๆ จะต้องมีความรู้ทางด้านกัมมันตรังสี เป็นอย่างดี รู้จักวิธีใช้ ที่ปลอดภัย และวิธีป้องกันอันตรายจากกัมมันตภาพรังสีเหล่านั้นด้วย
อันตรายจากกัมมันตภาพรังสี ขึ้นกับปริมาณพลังงานของกัมมันตรังสีต่อมวลที่ถูกรังสี และสำคัญของส่วนที่ถูกกัมมันตภาพรังสีต่อการดำรงชีวิต ผู้ที่จะนำกัมมันตภาพรังสีไปใช้ประโยชน์ ไม่ว่าในการแพทย์ ทางการเกษตรทางอุตสาหกรรม ตลอดจนค้นคว้าทางวิทยาศาสตร์ต่าง ๆ จะต้องมีความรู้ทางด้านกัมมันตรังสี เป็นอย่างดี รู้จักวิธีใช้ ที่ปลอดภัย และวิธีป้องกันอันตรายจากกัมมันตภาพรังสีเหล่านั้นด้วย
ตารางที่ 7 ประโยชน์บางประการของธาตุและสารประกอบของธาตุ
ธาตุและสารประกอบของธาตุบางธาตุ มีประโยชน์ดังนี้
ธาตุและสารประกอบ
| ประโยชน์ |
|---|---|
| ลิเทียม (Li) | -เกลือของลิเทียมนำไปใช้รักษาโรคบางชนิด |
| โซเดียม (Na) | -นำไปใช้เป็นเซลล์เชื้อเพลิง -โซเดียมเหลวเป็นตัวนำความร้อนที่ดี ใช้เป็นตัวทำความเย็นในปฏิกรณ์ปรมาณู |
| สารประกอบโซเดียม | -โซเดียมคลอไรด์ (NaCl) ใช้ปรุงอาหาร ถนอมอาหาร -โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) ใช้ทำสบู่ -โซเดียมไบคาร์บอเนต (NaHCO3) ใช้ทำโซดาซักผ้าเติมลงไปในสารซักฟอก และใช้โรงงานอุตสาหกรรมแก้วและกระดาษ |
| สารประกอบโพแทสเซียม | - เกลือของโพแทสเซียมร้อยละ 90 ใช้ทำปุ๋ย -โพแทสเซียมไอโอไดด์ (KI) ใช้เป็นเกลือไอโอไดด์ป้องกัน โรคคอพอก -โพแทสเซียมคาร์บอเนต (K2CO3) ใช้ทำแก้ว -โพแทสเซียมไนเตรต (KNO3) ใช้ทำดอกไม้เพลิง ดินปืน -โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) ใช้ทำสบู่ |
| แมกนีเซียม (Mg) | -ใช้เป็นโลหะเจือกับอะลูมิเนียม มีสมบัติความหนาแน่นต่ำใช้ทำส่วนประกอบของเครื่องบิน -ใช้ทำหลอดไฟถ่ายรูป -ใช้ทำแสงวอบแวบ |
| สารประกอบแมกนีเซียม | - แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ [Mg(OH2) ]หรือ นมของแมกนีเซียม ใช้ลดกรดในกระเพาะอาหาร ใช้เป็นยาระบาย และใช้เป็นส่วนผสมของยาสีฟัน - ออกไซด์ของแมกนีเซียม (MgO) ใช้ทำเตาอิฐและทำปุ๋ย |
ธาตุและสารประกอบ
|
ประโยชน์
|
| สารประกอบเรเดียม | -เป็นสารกัมมันตรังสี ใช้ในการวินิจฉัยโรคและใช้ประโยชน์ในทางการแพทย์ |
| ฟลูออรีน (F) | - ฟลูออโรคาร์บอน ใช้เป็นสารทำความเย็น ในเครื่องทำความเย็น (ตู้เย็น, เครื่องปรับอากาศ) -โซเดียมฟลูออไรด์ ใช้ผสมในน้ำดื่ม ป้องกันฟันผุ |
| คลอรีน (Cl) | - ธาตุ ใช้ผสมในน้ำดื่ม เพื่อฆ่าจุลินทรีย์ ,ใช้ฟอกสีเยื่อไม้และผ้าฝ้าย |
| ไอโอดีน (I) | -ธาตุ ใช้ทำสารละลายไอโอดีนในแอลกอฮอล์ เช่นทิงเจอร์ไอโอดีน ซึ่งใช้ป้องกันแผลเน่า-โพแทสเซียมไอโอไดด์ ใช้เติมลงไปในเกลือแกงเพื่อป้องกันโรคคอพอก |
โมเลกุลของธาตุ ประกอบด้วยอะตอมของธาตุชนิดเดียวกันตั้งแต่ 2 อะตอมขึ้นไปมาสร้างแรงยึดเหนี่ยวกัน เช่น แก๊สออกซิเจน( O2) , แก๊สโอโซน (O3) , แก๊สคลอรีน(Cl2) , แก๊สไนโตรเจน (N2) , แก๊สไฮโดรเจน (H2) เป็นต้น
ภาพที่ 4 ตัวอย่างโมเลกุลของธาตุ
ที่มา : http://nakhamwit.ac.th/pingpong_web/m&c_web/Topic.html
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น