บทที่ 1 อะตอมและตารางธาตุ

บทที่ 1

อะตอมและตารางธาตุ

        อะตอม คือ หน่วยที่เล็กที่สุดของสสารที่ยังคงสภาพความเป็นสสารอยู่ได้

แบบจำลองอะตอม  ตามทฤษฎี 5 แบบ คือ

1. แบบจำลองอะตอมของจอห์นดอลตัน

สสารทุกชนิดประกอบด้วยอนุภาคที่เล็กที่สุดเรียกว่า อะตอม ซึ่งไม่สามารถแบ่งแยกต่อไปได้อีก 
                               

2. แบบจำลองอะตอมของทอมสัน

-ค้นพบอิเล็กตรอน ที่ มีประจุไฟฟ้าลบ  มีมวลประมาณ1/2000 ของมวลของ H 

-โดยศึกษาพฤติกรรมของ หลอดรังสีแคโทด ในสนามแม่เหล็กไฟฟ้า 
                      

3. แบบจำลองของรัทเทอร์ฟอร์ด            
                           

     การกระเจิง (scattering) ของอนุภาค a โดยแผ่นทองคำบางๆ   รัทเทอร์ฟอร์ดพบว่ารังสีส่วนใหญ่ไม่เบี่ยงเบน และส่วนน้อยที่เบี่ยงเบนนั้น ทำมุมเบี่ยงเบนใหญ่มาก บางส่วนยังเบี่ยงเบนกลับทิศทางเดิมด้วย จำนวนรังสีที่เบี่ยงเบนจะมากขึ้นถ้าความหนาแน่นของแผ่นโลหะเพิ่มขึ้น

 อนุภาคมูลฐาน
                    

การเขียนสัญลักษณ์นิวเคลียร์

          AZX  :  เลขมวล คือผลบวกของโปรตอน และนิวตรอนในนิวเคลียส   

                          เลขอะตอม คือ จำนวนโปรตอนในนิวเคลียส ซึ่ง =จำนวนอิเล็กตรอนในอะตอม

ตัวอย่าง การเขียนสัญลักษณ์นิวเคลียร์ 
                                  

       ดังนั้น อะตอมของธาตุLithium  ( Li )       

มีจำนวนโปรตอน = 3 ตัว

          อิเล็กตรอน = 3 ตัว

          และนิวตรอน = 4 ตัว 

คำศัพท์ที่ควรทราบ

 1. ไอโซโทป ( Isotope ) 

        หมายถึง  อะตอมของธาตุชนิดเดียวกัน มีเลขอะตอมเท่ากัน   แต่มีเลขมวลต่างกัน  

2. ไอโซบาร์ (  Isobar )  

       หมายถึง  อะตอมของธาตุต่างชนิดกันที่มีเลขมวลเท่ากัน   แต่มีเลขอะตอมไม่เท่ากัน

3. ไอโซโทน   ( Isotone ) 

      หมายถึง   อะตอมของธาตุต่างชนิดกันแต่มีจำนวนนิวตรอนเท่ากัน

 4.  แบบจำลองอะตอมของนีลส์โบร์ 
                             

      นักวิทยาศาสตร์จึงมีการศึกษาข้อมูลใหม่มาสร้างแบบจำลองที่เน้นรายละเอียดเกี่ยวกับการจัดเรียงอิเล็กตรอนที่อยู่รอบนิวเคลียส โดยศึกษาจากสเปกตรัมและค่าพลังงานไอออไนเซชัน 

สเปกตรัม

      สเปกตรัมเป็นแสงที่ถูกแยกกระจายออกเป็นแถบสีต่าง ๆ และแสงเป็นรูปหนึ่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

แถบสีต่างๆในแถบสเปคตรัมของแสง
                                  

สเปกตรัมของธาตุ

     แมกซ์ พลังค์ได้เสนอทฤษฎีควอนตัม (quantum theory) และอธิบายเกี่ยวกับการเปล่งรังสีว่า รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่เปล่งออกมามีลักษณะเป็นกลุ่มๆ ซึ่งประกอบด้วยหน่วยเล็กๆ เรียกว่า ควอนตัม (quantum) ขนาดของควอนตัมขึ้นกับความถี่ของรังสี และแต่ละควอนตัมมีพลังงาน (E) โดยที่ E เป็นปฏิภาคโดยตรงกับความถี่ (u) ดังนี้

             E=hν

    E = พลังงาน 1 ควอนตัมแสง  (J)

    h = ค่าคงที่ของพลังค์  (6.62x10-34 Js)

    ν= ค่าความถี่ ( s-1)

 5.แบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก 
                            
https://www.youtube.com/watch?v=9ajHjO21qGM&t=3483s

  

บทที่ 2 พันธะเคมี

บทที่ 2 

พันธะเคมี

2.1 พันธะโควาเลนต์

        คือ  พันธะเคมีที่เกิดจากอะตอม 2 อะตอมที่ใช้เวเลนซ์อิเล็กตรอนร่วมกัน

   2.1.1 การเกิดพันธะโควาเลนต์
            โมเลกุลของแก๊สไฮโดรเจนประกอบด้วยอะตอมของธาตุไฮโดรเจน 2 อะตอม

    2.1.2 ชนิดของพันธะโควาเลนต์

              อะตอมมีเวเลนต์อิเล็กตรอนเป็น 8 ตามกฎออกเตต เช่น การรวมตัวของธาตุไฮโดรเจนกับธาตุฟลูออรีนเกิดเป็นไฮโดรเจนฟลูออไรด์ ไฮโดรเจนมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 1  ต้องการอีก 1 อิเล็กตรอนจึงจะครบ 2 เหมือนฮีเลียม ส่วนฟลูออรีนมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 7 ต้องการอีก  1  อิเล็กตรอนจึงจะครบ 8 แต่ธาตุทั้งสองมีพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1 สูง แสดงว่าเสียอิเล็กตรอนได้ยาก จึงไม่มีอะตอมใดให้อิเล็กตรอน ธาตุทั้งสองจึงใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 1 คู่ เกิดเป็นพันธะโคเวเลนต์ชนิด พันธะเดี่ยว อิเล็กตรอนคู่ที่ใช้ร่วมกันนี้เรียกว่า อิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ

   2.1.3 โมเลกุลที่ไม่เป็นไปตามกฏออกเตต

              อะตอมกลางมีจำนวนอิเล็กตรอนล้อมรอบเป็นไปตามกฎออกเตต แต่มีบางโมเลกุลที่จำนวนอิเล็กตรอนรอบอะตอมกลางน้อยกว่า 8 อิเล็กตรอน เช่น ในโมเลกุลเบริลเลียมคลอไรด์  

   2.1.4  การเขียนสูตรและเรียกชื่อสารโคเวเลนต์

              กำหนดให้เขียนสัญลักษณ์ของธาตุองค์ประกอบเรียงลำดับดังนี้ B   Si  C  P  N  H  Se  S  I  Br  Cl  O  F  ถ้าธาตุใดมีจำนวนอะตอมมากกว่า 1  ให้ระบุจำนวนอะตอมของธาตุนั้นไว้มุมล่างด้านขวาของสัญลักษณ์ เช่น    

  2.1.5  ความยาวพันธะและพลังงานพันธะ

            การเกิดโมเลกุลของแก๊สไฮโดรเจนนั้น อะตอมของไฮโดรเจนจะเคลื่อนที่เข้าใกล้กันได้มากที่สุดและเกิดสมดุลระหว่างแรงดึงดูดกับแรงผลักที่ระยะ 74 พิโกเมตร 

             

            การเกิดปฏิกิริยาเคมีจะเกี่ยวข้องกับการสลายพันธะในสารตั้งต้นและการสร้างพันธะในผลิตภัณฑ์ เนื่องจากอะตอมต่างๆ ในโมเลกุลยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะเคมี การสลายพันธะจึงต้องดูดพลังงานและการสร้างพันธะจะมีการคายพลังงาน

                  

  2.1.6  แนวคิดเกี่ยวกับเรโซแนนซ์

                  โมเลกุลโคเวเลนต์บางชนิดที่มีพันธะคู่อยู่ในโมเลกุล เช่น โมเลกุลโอโซน    พันธะโคเวเลนต์ที่เกิดระหว่างอะตอมของออกซิเจนกับออกซิเจนอีก 2 อะตอม ตามกฎออกเตต

                   พันธะคู่ของออกซิเจนกับออกซิเจน (ความยาวพันธะของ O - O และ O = O เท่ากับ 148 และ 121 พิโกเมตรตามลำดับ) แสดงว่าพันธะทั้งสองในโมเลกุลเป็นพันธะชนิดเดียวกัน ดังนั้นโครงสร้างลิวอิส (ก) หรือ (ข) แบบใดแบบหนึ่งที่แสดงไว้ตอนแรกใช้แทนโมเลกุลไม่ได้ จึงเขียนแทนด้วย โครงสร้างเรโซแนนซ์ ดังนี้

       

                    การที่พันธะระหว่างออกซิเจนกับออกซิเจนทั้ง 2 พันธะเหมือนกันนั้นเกิดจากการที่อิเล็กตรอน 1 คู่สร้างพันธะโคเวเลนต์ตามปกติและอิเล็กตรอน 1 คู่สร้างพันธะโคเวเลนต์ตามปกติ และอิเล็กตรอนอีก 1 คู่จะเคลื่อนที่ไปมาระหว่างอะตอมทั้งสาม

                 โดยเส้นประแทนคู่อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ไปมา โครงสร้างเรโซแนนซ์อาจพบในโมเลกุลหรือไอออนชนิดอื่นๆ ดังตัวอย่างต่อไปนี้

  

ฟุลเลอรีน 

       โครงสร้างของฟุลเลอรีนมีหลายแบบ แต่ที่เสถียรที่สุด คือ บักมินสเตอร์ฟุลเลอรีน

  

   2.2.7  รูปร่างของโมเลกุล

              ทำให้ทราบระยะห่างระหว่างนิวเคลียสของอะตอมที่สร้างพันธะในโมเลกุลแต่ความยาวพันธะไม่สามารถบอกลักษณะการจัดเรียงอะตอมในโมเลกุลแบบสามมิติหรือรูปร่างโมเลกุลได้

รูปร่างโมเลกุลโคเวเลนต์โดยใช้แบบจำลอง

1.  โมเลกุลที่อะตอมกลางไม่มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว           

    พิจารณาโมเลกุลที่ประกอบด้วยอะตอม 2 ชนิด คือ A และB โดยกำหนดให้ A เป็นอะตอมกลาง B เป็นอะตอมที่ล้อมรอบ

2.  โมเลกุลที่อะตอมกลางมีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว

     มีทั้งอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะและอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว จะมีแรงผลักกันระหว่างอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะและอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว ซึ่งแสดงแนวโน้มได้เป็นดังนี้ 

   2.2.8  สภาพขั้วของโมเลกุลโคเวเลนต์

             จากการศึกษาสารโคเวเลนต์ที่เกิดจากอะตอมชนิดเดียวกัน  เช่นพบว่าอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะจะกระจายอยู่รอบๆ อะตอมทั้งสองเท่ากัน พันธะที่เกิดขึ้นในลักษณะเช่นนี้เรียกว่า พันธะโคเวเลนต์ไม่มีขั้ว

พันธะโคเวเลนต์มีขั้ว

   2.2.9  แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลโคเวเลนต์

             สารโคเวเลนต์มีทั้งที่เป็นของแข็ง ของเหลว หรือแก๊สที่อุณหภูมิห้อง ในสถานะของแข็งอนุภาคของสารจะอยู่ชิดกันและมีแรงยึดเหนี่ยวต่อกันสูง แต่ในสถานะของเหลวอนุภาคจะอยู่ห่างกัน แรงยึดเหนี่ยวที่มีต่อกันน้อยลง และในสถานะแก๊สจะมีแรงยึดเหนี่ยวต่อกันน้อยมาก โมเลกุลของแก๊สจึงอยู่ห่างกัน

            มีแรงดึงดูดระหว่างขั้วอีกชนิดหนึ่ง ซึ่งมีความแข็งแรงมากและเป็นแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลที่มีขนาดเล็ก แรงดังกล่าวจะเป็นแรงชนิดใดเราจะพิจารณาจากโมเลกุลของสารประกอบไฮโดรเจนแฮไลด์

        ไฮโดรเจนฟลูออไรด์แล้วมีสารใดอีกบ้างที่มีพันธะไฮโดรเจน พิจารณาได้จากกราฟแสดงจุดเดือดของสารโคเวเลนต์ที่เกิดจากการรวมตัวระหว่างไฮโดรเจนกับธาตุหมู่ IVA   VA   VIA  และ VIIA 

   2.2.10  สารโครงผลึกร่างตาข่าย

                มีโครงสร้างโมเลกุลขนาดเล็ก มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำ แต่มีสารโคเวเลนต์บางชนิดมีโครงสร้างโมเลกุลขนาดยักษ์ มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูงมาก

                 โครงสร้างคล้ายตาข่าย สารประกอบนี้เรียกว่า สารโครงผลึกร่างตาข่าย

 เพชร

      เพชรเป็นอัญรูปหนึ่งของคาร์บอนและเป็นผลึกโคเวเลนต์ ในโครงสร้างเพชร คาร์บอนแต่ละอะตอมใช้เวเลนต์อิเล็กตรอนทั้งหมดสร้างพันธะโคเวเลนต์กับอะตอมอีก 4 อะตอมที่อยู่ล้อมรอย เพชรจึงไม่นำไฟฟ้า

แกรไฟต์

   แกรไฟต์เป็นผลึกโคเวเลนต์และเป็นอีกอัญรูปหนึ่งของคาร์บอนแต่มีโครงสร้างแตกต่างจากเพชร กล่าวคืออะตอมของคาร์บอนจัดเรียงตัวเป็นชั้นๆ และสร้างพันธะโคเวเลนต์ต่อกันเป็นวง วงละ 6 อะตอมต่อเนื่องกันอยู่ภายในระนาบเดียวกัน พันธะระหว่างอะตอมของคาร์บอนที่อยู่ในชั้นเดียวกันมีความยาว 140 พิโกเมตร

ซิลิคอนไดออกไซด์หรือซิลิกา

  ซิลิคอนไดออกไซด์เป็นผลึกโคเวเลนต์มีโครงสร้างเป็นผลึกร่างตาข่าย อะตอมของซิลิคอนจัดเรียงตัวเหมือนกับคาร์บอนในผลึกเพชร แต่มีออกซิเจนคั่นอยู่ระหว่างอะตอมของซิลิคอนแต่ละคู่
                                      

https://www.youtube.com/watch?v=N_VtFHitQVE

บทที่ 3 สมบัติของธาตุและสารประกอบ

 บทที่ 3 

สมบัติของธาตุและสารประกอบ

 สมบัติของสารประกอบของธาตุตามคาบ

- สมบัติของสารประกอบคลอไรด์ของธาตุในคาบ 2 และ 3

                                     

- สมบัติของสารประกอบออกไซด์ของธาตุในคาบ 2 และ 3

  ธาตุหมู่ I โลหะอัลคาไลน์

1. มีเวเลนส์อิเล็กตรอนเท่ากับ

2. มีเลขออกซิเดชัน +1

3. ทำปฏิกิริยาได้ดีมาก จึงไม่พบโลหะหมู่ I ในธรรมชาติ แต่จะพบในสารประกอบ สารประกอบทุกตัวเป็นพันธะไอออนิก

4. สารประกอบของโลหะหมู่ I ละลายน้ำได้ทุกตัว

5. ทำปฏิกิริยารุนแรงกับน้ำ  ได้ด้างและแก๊ส H2

6. ความหนาแน่นต่ำ ลอยน้ำได้ จุดเดือด จุดหลอมเหลว ไม่สูงนัก  

  ธาตุหมู่ II โลหะอัลคาไลน์เอิร์ท

1. มีเวเลนส์อิเล็กตรอนเท่ากับ 2 

2. มีเลขออกซิเดชัน +2

3.ทำปฏิกิริยาได้ดี พบโลหะหมู่ II ในธรรมชาติและพบในรูปสารประกอบ สารประกอบส่วนใหญ่เป็นพันธะไอออนิก ยกเว้น Be

4. สารประกอบของโลหะหมู่ II ส่วนใหญ่ ละลายน้ำได้ดี แต่จะไม่ละลายน้ำถ้าเป็นสารประกอบของ CO32-    SO42-    PO43- ยกเว้น MgSO4

5. ทำปฏิกิริยากับน้ำ  ได้ด่างและแก๊ส H2

  ธาตุหมู่ VI ชาลโคเจน

1. มีเวเลนส์อิเล็กตรอนเท่ากับ 6

2. มีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า ตั้งแต่ -2 ถึง+6

3. จุดเดือด จุดหลอมเหลวสูงมากเมื่อเทียบกับหมู่VII  ส่วนใหญ่เป็นสารประกอบประเภทโครงร่างตาข่าย

  ธาตุหมู่ VII เฮโลเจน

1. มีเวเลนส์อิเล็กตรอนเท่ากับ 7

2. มีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า ตั้งแต่ -1 ถึง +7

3. เป็นธาตุหมู่เดียวที่1 โมเลกุล มี 2 อะตอมเรียกว่า Diatomic Molecule

4. พบเป็นธาตุอิสระในธรรมชาติ และพบในรูปของสารประกอบไอออนิกและโคเวเลนต์5. สารประกอบของหมู่ VII ส่วนใหญ่ละลายน้ำได้ดี ยกเว้นเป็นสารประกอบของ  Ag  Hg     Pb

  ธาตุหมู่ VIII แก๊สเฉื่อย

แก๊สมีตระกูล , Inert gas , Noble gas

1. มีเวเลนส์อิเล็กตรอนเท่ากับ 8 ยกเว้น He มีเท่ากับ 2

2. เฉื่อยชาต่อการเกิดปฏิกิริยามาก แต่สามารถสังเคราะห์ได้

3. มีค่า IE (Ionization Energy) สูงสุดในตาราง   และ He มีค่า IE สูงที่สุดในตารางธาตุ

4. เป็นธาตุเดียวที่ไม่มีค่า EN

ตำแหน่งของธาตุไฮโดรเจนในตารางธาตุ

การจัดธาตุให้อยู่ในหมู่ของตารางธาตุจะใช้สมบัติที่คล้ายกันเป็นเกณฑ์

สรุป  ธาตุไฮโดรเจนมีสมบัติคล้ายหมู่ VIIA หลายหระการ แต่ไม่สามารถนำธาตุไฮโดรเจนมาจัดในหมู่ VIIA ได้ เพราะ จะทำให้แนวโน้มของสมบัติบางประการของธาตุหมู่VIIA เสียไป ปัจจุบันจึงจัดธาตุไฮโดรเจน อยู่ในคาบที่ 1 อยู่ระหว่างหมู่ IA กับ VIIA

ธาตุทรานซิชัน

    ธาตุทรานซิชัน ประกอบด้วยธาตุ หมู่ IB ถึงหมู่ VIIIB รวมทั้งกลุ่มแลนทาไนด์กับกลุ่มแอกทิไนด์

1. อยู่ระหว่างหมู่IIA กับหมู่ IIIA เริ่มตั้งแต่คาบ 4 เริ่มที่เลขอะตอม 21

2.การจัดเรียงอิเล็กตรอนจะต่างจากธาตุโดยทั่วไป คือ จะจัดเรียงอิเล็กตรอนวงนอกสุดก่อน แล้วจัดอิเล็กตรอนวงรองจากวงนอกสุดเป็นวงสุดท้าย 

3.การดึงอิเล็กตรอนให้หลุดจากอะตอม จะดึงอิเล็กตรอนวงนอกสุดก่อน เช่นเดียวกับธาตุปกติ

4.ธาตุทรานซิชัน จะมีเวเลนต์อิเล็กตรอน เป็น 2,1 เท่านั้น  ยกเว้น Cr กับ Cu มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 1

5.ธาตุทรานซิชัน จะมีสมบัติเหมือนกันเป็นคาบมากกว่าเป็นหมู่

6.ความหนาแน่นของธาตุทรานซิชันจะสูงมาก และในคาบเดียวกันจะมีความหนาแน่นที่ใกล้เคียงกัน

7.จุดเดือดและจุดหลอมเหลวของธาตุทรานซิชันจะสูงมาก และสูงมากกว่าหมู่IAและหมู่IIA

8.ค่า IE , EN , E0 ของธาตุทรานซิชันจะสูงมากกว่าโลหะโดยทั่วไป

9.ขนาดอะตอมของธาตุทรานซิชันที่เรียงตามคาบจากซ้ายไปขวาจะมีขนาดเล็กลง แต่ใกล้เคียงกันมาก เพราะโลหะทรานซิชัน มีความหนาแน่นสูง

10.ธาตุทรานซิชัน มีเลขออกซิเดชันหลายค่า  ยกเว้น Sc กับ Zn มีเลขออกซิเดชันเพียงค่าเดียว

สารประกอบของธาตุทรานซิชัน

1.การเกิดสี

   1.สีของธาตุทรานซิชันจะเปลี่ยนเมื่อเลขออกซิเดชันเปลี่ยน เช่น Si

   2.สีจะเปลี่ยนถ้าสารหรือไอออนต่างชนิดกันมาล้อมรอบ เช่นCuSO4.5H2O สีฟ้า  และ Cu(NH3)4SO4 สีคราม

   3.สีเปลี่ยนเพราะจำนวนสารที่มาเกาะไม่เท่ากัน เช่น CrO42-สีเหลือง และ Cr2O72-

2.สารประกอบเชิงซ้อนของธาตุทรานซิชัน

   สารประกอบของธาตุทรานซิชันชนิดต่างๆ เช่น KMnO4 ประกอบด้วย K+ และ MnO-4     ซึ่ง MnO-4 จัดเป็นไอออนเชิงซ้อน ที่มีธาตุทรานซิชันเป็นอะตอมกลางและยึดเหนี่ยวกับอะตอมหรือไอออนอื่นๆที่มาล้อมรอบด้วยพันธะโคเวเลนต์

              

   สารประกอบที่ประกอบด้วยไอออนเชิงซ้อนจัดเป็นสารประกอบเชิงซ้อน  ธาตุทรานซิชันส่วนใหญ่จะเกิดเป็นสารประกอบเชิงซ้อนที่มีสีต่างกัน

          ปัจจัยที่มีผลต่อสีของสารประกอบเชิงซ้อนของธาตุทรายซิชัน

           - เลขออกซิเดชันของธาตุทรานซิชัน               

            - ชนิดของธาตุทรานซิชัน

          - จำนวนโมเลกุลหรือไอออนที่ล้อมรอบธาตุทรานซิชัน

ธาตุกึ่งโลหะ  

  มีคุณสมบัติดังนี้
  1.มีค่า IE และ EN  ค่อนข้างสูง
  2.จุดเดือด จุดหลอมเหลว สูง

  3.มีความหนาแน่นสูง

  4.สามารถนำไฟฟ้าได้

  5.สามารถเกิดสารประกอบได้ ทั้งสารประกอบไอออนิกและสารประกอบโควาเลนต์

ธาตุกำมันตรังสี

        

 ธาตุกัมมันตรังสี คือ ธาตุที่มีสมบัติในการแผ่รังสี

               กัมมันตภาพรังสี คือ ปรากฏการณ์ที่ธาตุแผ่รังสีได้อย่างต่อเนื่อง

      การแผ่รังสี เป็นการเปลี่ยนแปลงภายในนิวเคลียสของไอโทปที่ ไม่เสถียร(ไอโซโทปของนิวเคลียสที่มีอัตราส่วนระหว่างจำนวนนิวตรอนต่อจำนวนโปรตอนไม่เหมาะสม)   เนื่องจากนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีมีพลังงานสูงมากและไม่เสถียร จึงปล่อยพลังงานออกมาในรูปของอนุภาคหรือรังสีบางชนิด แล้วธาตุเหล่านั้นก็จะเปลี่ยนเป็นธาตุใหม่

ชนิดและสมบัติของรังสีบางชนิด

รังสีแอลฟาหรือ อนุภาคแอลฟา

     - อนุภาคประกอบด้วย 2 โปรตอน 2 นิวตรอน เหมือนนิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม มีเลขมวล 4

    - มีประจุไฟฟ้า +2

    - มีอำนาจทะลุทะลวงต่ำมาก ไม่สามารถผ่านแผ่นกระดาษหรือโลหะบางๆได้

    - เบี่ยงเบนในสนามแม่เหล็ก โดยเบนเข้าหาขั่วลบ 

รังสีบีตา หรือ อนุภาคบีตา

   - มีสมบัติเหมือนอิเล็กตรอน

   - มีประจุไฟฟ้า -1 มีมวลเท่ากับมวลอิเล็กตรอน

  - มีอำนาจทะลุทะลางมากกว่า รังสีแอลฟา ถึง 100 เท่า  สามารถผ่านโลหะแผ่นบางๆ

  - มีความเร็วใกล้เคียงความเร็วแสง

  - เบี่ยงเบนในสนามแม่เหล็ก โดยเบนเข้าหาขั่วบวก

รังสีแกมมา

  - เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นสั้นมาก

  - ไม่มีประจุไม่มีมวล

  - มีอำนาจทะลุทะลวงสูงมาก สามารถผ่านแผ่นคอนกรีตหนาๆได้

ครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสี

     ธาตุกัมมันตรังสีแต่ละชนิดจะสลายตัวได้เร็วหรือช้าแตกต่างกัน ปริมาณการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีจะบอกเป็น ครึ่งชีวิต(ระยะเวลาที่นิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสี สลายตัวจนเหลือครึ่งหนึ่งของปริมาณเดิม)   ครึ่งชีวิตเป็นสมบัติเฉพาะตัวของแต่ละไอโซโทป

ประโยชน์ของธาตุกัมมันตรังสี

ด้านธรณีวิทยา

               C-14  หาอายุของวัตตุโบราณที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ

ด้านการแพทย์

               I-131     ตรวจดูความปกติของต่อมไธรอยด์

               I-132     ตรวจดูภาพสมอง

               Na-24    ตรวจดูระบบการไหลเวียนของเลือด

               Co-60,Ra-226   รักษาโรคมะเร็ง

               P-32       รักษาโรคมะเร็งเม็ดเลือดขาว

ด้านการเกษตร

               P-32      ตรวจวัดรังสีที่ใบของพืชปรับปรุงเมล็ดพันธุ์พืช

               Co-60    ทำลายแบคทีเรีย,ถนอมอาการ

ด้านการอุสาหกรรม

               รังสีทำให้อัญมณีมีสีสันสวยงามขึ้น

               ตรวจหารอยรั่วของท่อส่งน้ำมัน

ด้านพลังงาน

               U-235,U-238,Pu-239   ผลิตไฟฟ้าในโรงไฟฟ้าปรมาณู

โทษของธาตุกัมมันตรังสี

        เมื่อร่างกายได้รับรังสีจำนวนมากทำให้โมเลกุลของน้ำ สารอินทรีย์และสารอนินทรีย์ต่างๆ ในร่างกายเสียสมดุล  ทำให้เกิดความเสียหายต่อเซลล์ในร่างกาย ไม่สามารถทำงานได้ตามปกติ  อาจทำให้เซลล์เกิดการเปลี่ยนแปลงหรือกลายพันธุ์  และรังสีแอลฟาจะทำลายเซลล์เม็ดเลือดแดง

ปฏิกิริยานิวเคลียร์

     เป็นการเปลี่ยนแปลง ในนิวเคลียสของธาตุ และมีพลังงานเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาจำนวนมหาศาล

ปฏิกิริยาฟิชชัน

     คือ กระบวนการที่นิวเคลียสของธาตุหนักบางชนิดแตกออกเป็นไอโซโทปของธาตุที่เบากว่า ในการเกิดปฏิกิริยาในแต่ละครั้งจะคายพลังงานออกมาจำนวนมาก และได้ไอโซโทปกัมมันตรังสีหลายชนิด รวมถึงได้นิวตรอน ถ้านิวตรอนที่เกิดขึ้นใหม่นี้ชนกับนิวเคลียสอื่นๆ ก็จะทำให้เกิดปฏิกิริยาฟิชชันต่อไปเรื่อยๆเรียกปฏิกิริยานี้ว่า ปฏิกิริยาลูกโซ่

ปฏิกิริยาฟิวชัน

     คือ กรณีที่นิวเคลียสของธาตุเบาสองชนิดหลอมรวมกันเกิดเป็นนิวเคลียสใหม่ที่มีมวลสูงกว่าเดิม และให้พลังงานปริมาณมาก  การเกิดปฏิกิริยาฟิวชันจะต้องใช้พลังงานเริ่มต้นสูงมาก เพื่อเอาชนะแรงผลักระหว่างนิวเคลียสที่จะเข้ารวมกัน

https://www.youtube.com/watch?v=qXSMRHhDgy8