ธาตุอะลูมิเนียม

อะลูมิเนียม (ภาษาอังกฤษสะกดได้ว่า aluminium หรือ aluminum ในอเมริกาเหนือ) คือธาตุเคมีในตารางธาตุที่มีสัญลักษณ์ Al และมีเลขอะตอม 13 เป็นโลหะหลังทรานซิชันที่มันวาวและอ่อนดัดง่าย และมีคุณสมบัติเด่น คือ ต่อต้านการออกซิเดชันเป็นเยี่ยม (เนื่องจากปรากฏการณ์ passivation) แข็งแรง และน้ำหนักเบา มีการใช้อะลูมิเนียมในอุตสาหกรรมหลายประเภท เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ มากมาย และอะลูมิเนียมสำคัญต่อเศรษฐกิจโลกอย่างมาก ชิ้นส่วนโครงสร้างที่ผลิตจากอะลูมิเนียมสำคัญต่ออุตสาหกรรมอากาศยาน และสำคัญในด้านอื่น ๆ ของการขนส่งและการสร้างอาคาร ซึ่งต้องการน้ำหนักเบา ความทนทาน และความแข็งแรง อ่านต่อ

การทํานายตําแหน่งและสมบัติของธาตุในตารางธาตุ

การศึกษาสมบัติของธาตุตามตารางธาตุ จะช่วยในการทำนายสมบัติของธาตุได้ ถ้ารู้ตำแหน่งของธาตุนั้นในตารางธาตุหรือถ้ารู้สมบัติบางประการของธาตุอาจพิจารณาตำแหน่งของธาตุได้ดังตัวอย่างการจัดตำแหน่งของธาตุไฮโดรเจนที่ศึกษามาแล้ว ต่อไปนักเรียนจะได้ทำการทดลองเพื่อศึกษาวิธีการประมาณตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุและการทำนายสมบัติของธาตุเมื่อรู้ตำแหน่งของธาตุนั้น อ่านต่อ

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน

ปฏิกิริยาฟิชชัน (Nuclear Fission) คือ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เป็นผลจากการแตกตัวของนิวเคลียสของธาตุหนัก โดยกระบวนการที่เกิดขึ้นจากการยิง นิวตรอนไปยังนิวเคลียสของอะตอมหนัก แล้วทำให้นิวเคลียสแตกออกเป็น 2 ส่วนเกือบเท่ากัน ในปฏิกิริยานี้มวลของนิวเคลียสบางส่วนจะหายไป กลายเป็นพลังงานออกมา และเกิดนิวตรอนใหม่อีก 2 หรือ 3 ตัว ซึ่งวิ่งเร็วมากพอที่จะไปยิงนิวเคลียสของอะตอมอื่นต่อไปทำให้เกิดปฏิริยาต่อเนื่องเรื่อยไป เรียกว่า ปฏิกิริยาลูกโซ่ (chain reaction)  อ่านต่อ

ปฏิกิริยานิวเคลียร์

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ หมายถึงปฏิกิริยาที่มีการเปลี่ยนแปลงในนิวเคลียสของอะตอมของธาตุ แล้วได้นิวเคลียสของธาตุใหม่เกิดขึ้น ซึ่งจะแผ่รังสีและให้พลังงานมหาศาล และเรียกสมการที่แสดงปฏิกิริยานิวเคลียร์ว่า สมการนิวเคลียร์ ในสมการใช้สัญลักษณ์ธาตุเป็นสัญลักษณ์นิวเคลียร์ ปฏิกิริยานิวเคลียร์จะเกิดกับนิวเคลียสของอะตอมของธาตุ โดยนิวเคลียสที่เป็นเป้าจะถูกยิงด้วยอนุภาคที่ใช้เป็นกระสุน ซึ่งอาจจะเป็นนิวตรอน แอลฟา หรือไอออนที่หนัก ๆ ผลิตผลที่ได้จะเป็นนิวเคลียสของธาตุใหม่ และจะให้พลังงานออกมาอย่างมหาศาล ปฏิกิริยานิวเคลียร์อาจเกิดจากการแตกตัวของนิวเคลียสของอะตอมที่มีขนาดใหญ่ หรืออาจเกิดจากการรวมตัวของนิวเคลียสของอะตอมที่มีขนาดเล็กปฏิกิริยานิวเคลียร์เป็นปฏิกิริยาที่เกิดการเปลี่ยนแป อ่านต่อ

ครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสี

ครึ่งชีวิตของธาตุ (half life) หมายถึง ระยะเวลาที่สารสลายตัวไปจนเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของปริมาณเดิมใช้สัญลักษณ์เป็น t1/2 นิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีที่ไม่เสถียร จะสลายตัวและแผ่รังสีได้เองตลอดเวลาโดยไม่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิหรือความดัน อัตราการสลายตัว เป็นสัดส่วนโดยตรงกับจำนวนอนุภาคในธาตุกัมมันตรังสีนั้น ปริมาณการสลายตัวจะบอกเป็นครึ่งชีวิตเป็นสมบัติเฉพาะตัวของแต่ละไอโซโทป

ตัวอย่างเช่น C-14 มีครึ่งชีวิต 5730 ปี หมายความว่า ถ้ามี C-14 1 กรัม เมื่อเวลาผ่านไป 5730 ปี จะเหลือ C-14 อยู่ 0.5 กรัม และเมื่อเวลาผ่านไปอีก 5730 ปี จะเหลืออยู่ 0.25 กรัม เป็นดังนี้ไปเรื่อยๆ กล่าวได้ว่าทุกๆ 5730 ปี จะเหลือ C-14 เพียงครึ่งหนึ่งของปริมาณเดิม

               ครึ่งชีวิตเป็นสมบัติเฉพาะตัวของแต่ละไอโซโทป และสามารถใช้เปรียบเทียบอัตราการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีแต่ละชนิดได้ ตัวย่างครึ่งชีวิตของไอโซโทปกัมมันตรังสีบางชนิด ครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสีชนิดต่างๆมีค่าไม่เท่ากัน เช่น เทคนีเที อ่านต่อ

การสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี

  การที่ธาตุกัมมันตรังสีแผ่รังสีได้นั้นเป็นเพราะนิวเคลียสของธาตุไม่เสถียร เนื่องจากมีพลังงานส่วนเกินอยู่ภายใน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องถ่ายเทพพลังงานส่วนเกินนี้ออกไป เพื่อให้นิวเคลียสเสถียรในที่สุด พลังงานส่วนเกินที่ปล่อยออกมาอยู่ในรูปของอนุภาคหรือรังสีต่าง ๆ เช่น อนุภาคแอลฟา อนุภาคบีตา รังสีแกมมาและไอโชโทปที่เสถียร จากการศึกษาไอโชโทปของธาตุจำนวนมาก พบว่าไอโชโทปที่นิวเคลียสมีอัตราส่วนระหว่าจำนวน    นิวตรอนต่อโปรตอนไม่เหมาะสม คือนิวเคลียสที่มีจำนวนนิวตรอนมาก หรือ น้อยกว่าจำนวนโปรตอนมักจะไม่เสถียรจะมีการแผ่รังสีออกมาจนได้ไอโชโทปของธาตุใหม่ที่เสถียรกว่า นอกจากนั้นยังพบว่าจำนวนโปรตอนและนิวตรอนที่เป็นจำนวนคู่ หรือคี่ในนิวเคลียสนั้น มีความสัมพันธ์กับความเสถียรภาพของนิวเคลียสด้วย กล่าวคือ ไอโชโทปของธาตุที่มีจำนวนโปรตอน และนิวตรอนเป็นเลขคู่ จะเสถียรกว่าไอโชโทปของธาตุที่มีจำนวนโปรตอนและนิวตอนเป็นเลขคี่เช่น ₇¹⁴N เป็นไอโซโทปที่เสถียร ₇¹⁵N พบว่า ₇¹⁴N มีจำนวนโปรตอนและจำนวนนิวตรอน จึงเสถียรกว่า ₇¹⁵Nที่มีจำนวนโปรตอนไม่เท่ากับจำนวนนิวตรอน₈¹⁶O เป็นไอโซโทปที่เสถียรกว่า₈¹⁷O เพราะ ₈¹⁶O มีจำนวนโปรตอนและจำ อ่านต่อ

ชนิดและสมบัติของรังสีบางชนิด

หลังจากที่แบ็กเคอเรลพบรังสีได้ไม่นาน รัทเทอร์ฟอร์ดได้ศึกษาเพิ่มเติมและแสดงให้เห็นว่า รังสีที่ธาตุกัมมันตรังสีปล่อยออกมาจากเกลือโพแทสเซียมยูเรนิลซัลเฟตนั้นมี 2 ชนิด ชนิดที่หนึ่งไม่สามารถเคลื่อนทะลุผ่านแผ่นอะลูมิเนียมบางๆ ได้ เรียกว่า รังสีแอลฟา ชนิดที่สองมีอำนาจทะลุผ่านสูงกว่าชนิดแรก เรียกว่า รังสีบีตา เวลาต่อมานักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสชื่อ วิลลาร์ด ได้แสดงให้เห็นว่า ยังมีรังสีอีกชนิดหนึ่งที่เกิดจากเกลือยูเรเนียม รังสีชนิดนั้นมีอำนาจทะลุผ่านสูงมากกว่า 2 ชนิดแรก เรียกว่า รังสีแกมมา โดยในตารางจะแสดงให้เห็นอำนาจทะลุผ่านของรังสีทั้งสามชนิด ความหนาของอะลูมิเนียมในตาราคือ ความหนาที่กั้นรังสีทั้งสามาชนิดจนเหลือครึ่งหนึ่ง

1. รังสี     2. รังสีบีตา      3. รังสีแกมมา อ่านต่อ