ธาตุกัมมันตรังสี


แบบจำลองอะตอมของดอลตันกล่าวไว้ว่า อะตอมของธาตุหนึ่งไม่สามารถเปลี่ยนไปเป็นอะตอมของอีกธาตุหนึ่งได้ แต่หลังจากมีการค้นพบกัมมันตภาพรังสีและการเปลี่ยนแปลงนิวเคลียร์ในปลายศตวรรษที่ 19ทำให้มีการแก้ไขแบบจำลองอะตอมดอลตันในปัจจุบัน เรารู้ว่าอะตอมของธาตุกัมมันตรังสีสามารถเปลี่ยนไปเป็นอะตอมที่แตกต่างกันออกไป เช่น ธาตุโพแทสเชียม 18
40K หรือ K-40 ที่เกิดขึ้นในธรรมชาติสามารถเปลี่ยนไปเป็นธาตุอาร์กอน 18
40Ar หรือ Ar-40 ได้ การเปลี่ยนแปลงนิวเคลียร์และกัมมันตรังสีเป็นหัวข้อเรื่องที่เกี่ยวข้องในบทนี้
ในปี พ.ศ. 2439 (ค.ศ. 1896) หลังจาการค้นพบเอกซ์เรย์ของเรืนต์เกน (Rontgen) ได้ไม่นานอองตวนอองรี แบ็กเกอแรล นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ค้นพบยูเรเนียมสามารถทำให้แผ่นฟิล์มถ่ายรูปถูก
ทำลายไป แม้ว่าฟิล์มถ่ายรูปจะเก็บไว้ในกระดาษอย่ามิดชิดก็ตาม รังสีที่ปล่อยออกมาจากยูเรเนียมหรือสารประกอบยูเรเนียมมีลักษณะเช่นเดียวกันกับเอกซ์เรย์ ธาตุที่สามารถปล่อยรังสี ที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า เช่น ยูเรเนียมนั้นเรียกว่าธาตุกัมมันตรังสี ส่วนปรากฏการณ์ที่ธาตุแผ่รังสีได้อย่างต่อเนื่อง เรียกว่ากัมมันตรังสีมารี กูรี เป็นผู้ที่ค้นพบสินแร่ยูดรเนียมซึ่งมีธาตุอื่นที่เป็นกัมมันตรังสีมากกว่าธาตุยูเรเนียมผสมอยู่ด้วยธาตุแรกที่ มารี กูรี แยกออกมาได้เป็นธาตุพอโลเนียม หลังจากนั้นสามารถแยกธาตุเรเดียมออกมาได้ในลักษณะที่เป็นสารประกอบเรเดียมคลอไรค์ ธาตุเรดียมเป็นธาตุกัมมันตรังสีมากกว่าธาตุยูเรเนียมกว่าล้านเท่าในปี พ.ศ . 2446 ( ค.ศ.1903 ) อองตวน อองรี แบ็กเกอแรล และมารี กรี ได้รับรางวัลโนเบลร่วมกันในสิ่งที่คันพบนี้ พลังงานที่ปล่อยออกมาจากธาตุกัมมันตรังสี เรียกว่า พลังงานกัมมันตรังสี หรือเรียกง่าย ๆ ว่ากัมมันตรังสี จากการวิเคราะห์จากพลังงานที่ได้พบว่า มีแบบทีชนิดที่เป็นหลักของรังสี 3 แบบดัวยกันดังนี้รังสีแอลฟา ( Alpha rays) คือ อนุภาคแอลฟาประกอบดัวย 2 โปรตอน และ 2 นิวตรอน หรือนิวเคลียสของฮีเลียม และให้สัญลักษณ์เป็น หรือ 24He รังสีแอลฟามีความสามารถทะลุเข้าไปได้ต่ำแผ่นกระดาษหนา ผ่าโลหะที่มีความหนาเท่ากับแผ่นอะลุมิเนียมบางๆ หรืออากาศที่มีความหนาเล็กน้อยเป็นจำนวนเช็นติเมตร สามารถหยุดการทะลุของรังสีแอลฟาได้ แม้ว่าอนุภาแอลฟาจะไม่สามารถทะลุเข้าไปใน
ผิวหนังมนุษย์ได้ก็ตาม แต่สามารถทำให้ร่างกายของบุคคลที่หายใจเอาฝุ่นกัมมันตรังสี หรือดื่มของเหลวที่มีธาตุกัมมันตรังสีละลายอยู่ถูกทำลายได้ เนื่องจากอนุภาคแอลฟามีประจุ + 2 (2โปรตอน 2 นิวตรอน และไม่มีอิเล็กตรอน ) อนุภาคแอลฟาซึ่งผ่านเข้าไปในร่างกายด้อยวิธีอย่างใดอย่างหนึ่งที่ได้กล่างถึงไปแล้วนั้นอาจสามารถทำให้โมเลกุลที่อยู่ล้อมรอบแตกตัวเป็นไอออนได้ ผลที่เกิดขึ้นจากการแตดตัวเป็นไอออนของ
โมเลกุลนั้น มีผลกระทบต่อร่างกาย อาจจะมีผลเพียงเล็กน้อย มีผลมากหรืออาดถึงกับเสียชีวิตได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับโมเลกุลนั้น ๆ ที่ถูกทำลายมีความสำคัญต่อร่างกายมนุษย์มากน้อยเพียงใด
รังสีบีตา (Beta-rays) คืออนุภาคบีตามีความคล้ายคลึงกันกับอิเล็กตรอนในเชิงของประจุและมวล
ความแตกต่างระหว่างอนุภาคบีตากับอิเล็กตรอน อยู่ที่อนุภาคบีตามีแหล่งกำเนิดจากนิวเคลียสและมีการเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าอิเล็กตรอน อนุภาคบีตามีสัญลักษณ์เป็น -10e หรือ -10Bมีประจุเป็นครึ่งหนึ่งของอนุภาคแอลฟา มีมวลน้อยกว่าอนุภาคแอลฟาและเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเป็น 10 เท่าของอนุภาคแอลฟา แม้ว่าความสามารถในการทะลุมีมากกว่าอนุภาคแอลฟาเกือบ 100 เท่าก็ตาม แต่อนุภาคบีตาถูกหยุดได้ด้วยแผ่นอะลูมิเนียมที่มีความหนา 1 เซนติเมตร หรืออากาศที่ความหนนาประมาณ 1 เมตร การทะลุเข้าไปในผิวหนังเข้าไปได้ 1 เซนติเมตร มีผลให้เนื้อเยื่อถูกทำลาย ดังนั้น ถ้าให้สารที่ให้อนุภาคบีตาเข้าสู่ร่างกายได้จะมีผลอย่างมากต่อการเปลี่ยนแปลงทางเคมีภายในร่างกาย
รังสีแกมมา (Gramma rays) รงสีแกมมามีสมบัติเหมือนกันกับรังสีเอกซ์(รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าทีมี
พลังงานสูง)และเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากับแสงหรือมีความเร็วในการเคลื่อนที่มากเป็น 2 เท่าของอนุภาคบีตา เนื่องจากรังสีแกมมามีความเร็วสูง ไม่มีประจุและมวล รังสีแกมมาจึงมีสัญลักษณ์เป็น
ความสามารถในการทะลุของรังสีแกมมาจะมีประมาณ 100 เท่าของอนุภาคบีตา ตะกั่วที่มีความหนา 5 แวนติเมตร เพียงพอในการลดจำนวนของรังสีแกมมาให้ผ่านทะลุออกไปได้ อย่างไรก็ตามในการที่จะป้องกันไม่ให้รังสีแกมมาผ่านทะลุออกไปได้นั้น โดยทั่วไปให้ตะกั่วผสมกับคอนกรีต รังสีแกมมาผ่านร่างกายมนุษย์ออกมาได้ รังสีแกมมาจะปล่อยพลังงานให้กับอะตอมที่อยู่ล้อมรอบไว้เป็นจำนวนมาก ทำให้เนื้อเยื่อส่วนใหญ่ได้รับความเสียหาย รังสีแกมมานำไปใช้ในการทำลายแบคทีเรีย อาหารบางชนิดหลังจากผ่านรังสีแกมมาสามารถไว้ได้เป็นปีโดยไม่ทำให้เสีย