บทเรียนที่ 2 ปฏิกิริยาของธาตุและสารประกอบของธาตุตามหมู่

ปฏิกิริยาของธาตุหมู่ VIIA

ธาตุหมู่ VIIA หรือที่เรียกว่า ธาตุแฮโลเจน (Halogen) มีทั้งหมด 5 ธาตุ เรียงลำดับจากบนลงล่าง ดังนี้ F, Cl, Br, I, At มีสมบัติของธาตุที่ควรทราบ คือ

1. มีทั้ง 3 สถานะ คือ F เป็นก๊าซสีเหลือง Cl เป็นก๊าซสีเหลืองแกมเขียว Br เป็นของเหลวสีน้ำตาลแดง I เป็นของแข็งสีม่วงดำ เมื่อเป็นไอมีสีม่วง และ At เป็นของแข็ง แต่ไม่มีในธรรมชาติ เป็นกัมมันตรังสีที่สังเคราะห์ขึ้น สีของแฮโลเจนจะเข้มขึ้นจากบนลงล่าง

2. ธาตุแฮโลเจนเป็นพิษทุกชนิด F มีพิษมากที่สุด

3. โมเลกุลประกอบด้วย 2 อะตอม คือ F2Cl2Br2I2

4. เป็นอโลหะ ไม่นำไฟฟ้า

5. มีจุดหลอมเหลว จุดเดือดต่ำ (ทำลายแรงลอนดอนประเภทแรงแวนเดอร์วาลส์)

6. มีค่าพลังงานไอออไนเซชันค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตี (EN )และสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนสูง และเมื่อเปรียบเทียบกับธาตุอื่นในคาบเดียวกันจะมีค่าสูงที่สุด

7. ละลายน้ำได้น้อย (Atไม่ละลายน้ำ )Fเมื่อละลายน้ำจะทำปฏิกิริยากับน้ำ ได้O2

8. ละลายได้ดีในตัวทำละลายอินทรีย์ที่ไม่มีขั้ว เช่นCS2CCl4ในตัวทำละลายเหล่านี้Iจะมีสีม่วง สารละลายของBrมีสีส้ม และสารละลายของClไม่มีสี แต่ถ้าละลายในเอทานอล จะได้สารละลายสีน้ำตาล (โดยเฉพาะI )

9. มีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า เพราะมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนมาก จึงรวมตัวกับธาตุอื่นได้หลายอัตราส่วน

10. ความว่องไวในการทำปฏิกิริยาลดลงจากบนลงล่างในหมู่เดียวกันFมีความว่องไวมากที่สุด

11.Iทำปฏิกิริยากับน้ำแป้งได้สารละลายสีน้ำเงินเข้ม เกิดจากโมเลกุลของIถูกดูดซับเข้าไปในโครงสร้างของแป้ง ( ในห่วงโซ่ของกลูโคส )

12. ธาตุแฮโลเจนตัวบนสามารถทำปฏิกิริยากับไอออนของแฮโลเจนตัวล่างในสารประกอบแฮไลด์ได้ โดย F2 สามารถทำปฏิกิริยากับ Cl-Br-I-ได้ ส่วน Cl2 สามรถทำปฏิกิริยากับ Br-I-ได้ และ Br2 สามารถทำปฏิกิริยากับI-ได้

13. Fสามารถทำปฏิกิริยากับ H แล้วเกิดระเบิดได้ในที่มืด Cl สามารถเกิดปฏิกิริยาได้ในที่มีแสงสว่าง Br ทำปฏิกิริยากับ H ได้เมื่อมี Pt ช่วยเร่งปฏิกิริยาที่ 200°C และปฏิกิริยาระหว่าง I กับ H เป็นปฏิกิริยาที่ผันกลับได้

สารประกอบของธาตุหมู่ VIIA เนื่องจากธาตุหมู่ VIIA เป็นธาตุที่รับอิเล็กตรอนได้ง่าย จึงสามรถรวมตัวกับโลหะหรืออโลหะเกิดเป็นสารประกอบมากมายหลายชนิด

สมบัติบางประการของสารประกอบของธาตุหมู่ VIIA

1.สามารถเกิดได้ทั้งสารประกอบไอออนิกและสารประกอบโคเวเลนต์ คือ ถ้ารวมตัวกับโลหะจะเกิดเป็นสารประกอบไอออนิก แต่ถ้ารวมตัวกับอโลหะก็จะเกิดเป็นสารประกอบโคเวเลนต์

2. เกิดเป็นสารประกอบที่มีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า เช่น ในสารประกอบ KClO , KClO2, KClO3, KClO4 นั้น Cl มีเลขออกซิเดชันเท่ากับ +1,+3,+5,+7 ตามลำดับ

3. สารประกอบออกไซด์และซัลไฟต์ เมื่อละลายจะมีสมบัติเป็นกรด

ประโยชน์ของธาตุหมู่ VIIA

1. F2 ใช้เตรียมสารประกอบฟลูออโรคาร์บอน เช่น ฟรีออน ได้แก่ ฟรีออน-12 (CCl2F)ฟรีออน-21 (CHCl2F )ฟรีออน-142 (CH3CClF2)ซึ่งมีความสำคัญและใช้มากในเครื่องทำความเย็นF2CCF2( เทฟลอน )เป็นพลาสติกที่มีความเสถียร ทนความร้อน ผิวลื่น นิยมใช้เคลือบภาชนะต่าง ๆ นอกจากนั้นสารประกอบของฟลูออรีนในรูปของฟลูออไรด์ใช้ผสมในน้ำดื่มและยาสีฟัน เพื่อป้องกันฟันผุ

2. Cl2 ใช้ประโยชน์ในการเตรียมสารประกอบต่าง ๆ เช่น น้ำยาซักแห้ง พลาสติกพีวีซี ( โพลีไวนิลคลอไรด์, (-H2CCHCl-)nผงฟอกขาวDDTผงชูรส เป็นต้น ใช้ฆ่าเชื้อโรคในน้ำประปา และสารประกอบของคลอรีน เช่นCCl4ใช้เป็นตัวทำละลาย

3. Br2 ใช้เตรียมสารประกอบเอทิลีนไดโบรไมด์ หรือไดโบรมีนอีเทน (C2H4Br2)ใช้สำหรับเติมในน้ำมันเพื่อปรับปรุงคุณภาพของน้ำมันให้ดีขึ้น ( เป็นสารป้องกันการน็อคของเครื่องยนต์ ) นอกจากนั้น ยังใช้ทำสีย้อมผ้า ฟิล์มถ่ายรูป กระดาษพิมพ์ เป็นต้น

4. I2 ใช้ป้องกันโรคคอพอก

บทเรียนที่ 3 ตำแหน่งของไฮโดรเจนในตารางธาตุ

โดยทั่วๆ ไปการจัดธาตุให้อยู่ในหมู่เดียวกันจะใช้เวเลนต์อิเล็กตรอนและสมบัติของธาตุเป็นเกณฑ์ ถ้ามีเวเลนต์อิเล็กตรอนเท่ากัน และมีสมบัติต่างๆ คล้ายกันจะจัดว่าอยู่ในหมู่เดียวกัน

สำหรับไฮโดรเจนมีเลขอะตอมเท่ากับหนึ่ง เมื่อพิจารณาการจัดเรียงอิเล็กตรอน จะพบว่ามีเวเลนต์อิเล็กตรอนเท่ากับ 1และอยู่ในระดับพลังงานแรก ซึ่งถ้าใช้เวเลนต์อิเล็กตรอนเป็นเกณฑ์ควรจะจัดให้ไฮโดรเจนอยู่ในหมู่IAคาบ1ได้ แต่อย่างไรก็ตาม อาจจะพิจารณาว่าอยู่ในหมู่VIIAได้เหมือนกัน เพราะยังขาดอิเล็กตรอน เพียง1ตัวจะมีการจัดอิเล็กตรอนเหมือนHeเมื่อพิจารณาสมบัติบางประการของธาตุไฮโดรเจนเทียบกับสมบัติของธาตุหมู่IAและหมู่VIIAจะได้ดังนี้

ตารางสมบัติบางประการของไฮโดรเจนเทียบกับธาตุหมู่ IAและหมู่VIIA

จากตารางจะเห็นได้ว่า ไฮโดรเจนมีสมบัติบางประการเหมือนธาตุหมู่ VIIAเช่น มีเลขออกซิเดชันมากกว่า1ค่า ไม่นำไฟฟ้า มีค่าIE1และอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูง ในขณะเดียวกันมีสมบัติบางประการเหมือนธาตุหมู่IAเช่น มีเวเลนต์อิเล็กตรอนเท่ากับ1การที่ไฮโดรเจนมีสมบัติบางประการคล้ายทั้ง IAและVIIAจึงได้แยกไฮโดรเจนออกจากหมู่ทั้งสอง ดังปรากฏอยู่ในตารางธาตุ

บทเรียนที่ 4 สมบัติของธาตุแทรนซิชัน 

ธาตุแทรนซิชันมีสมบัติคล้ายคลึงกันทั้งในแนวนอนและแนวดิ่งซึ่งทุกธาตุต่างเป็นพวกโลหะแต่มีความแตกต่างจากโลหะหมู่IAและหมู่IIAหลายประการดังนี้

1. ธาตุแทรนซิชันเป็นโลหะซึ่งส่วนใหญ่มีจุดหลอมเหลวจุดเดือดและความหนาแน่นสูง

2. เวเลนต์อิเล็กตรอนของธาตุแทรนซิชันในคาบที่4เท่ากับ2ยกเว้นโครเมียมกับทองแดงซึ่งมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ1

3. อิเล็กตรอนในระดับพลังงานถัดเข้ามานับจากระดับพลังงานของเวเลนซ์อิเล็กตรอนส่วนใหญ่มีจำนวนไม่เท่ากันส่วนของธาตุหมู่IAและหมู่IIAในคาบเดียวกันมีจำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานถัดเข้ามาเท่ากับ8

4. รัศมีอะตอมมีขนาดใกล้เคียงกันและมีแนวโน้มลดลงเมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้นตามคาบ

5. ความหนาแน่นมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นตามคาบ

6. ธาตุแทรนซิชันมีสมบัติคล้ายคลึงกันตามคาบมากกว่าธาตุอื่นๆในตารางธาตุ

นอกจากสมบัติที่ธาตุแทรนซิชันแตกต่างจากโลหะหมู่IAและหมู่IIAแล้วธาตุแทรนซิชันยังมีสมบัติพิเศษที่เด่นชัดอีกหลายประการดังนี้

1. โลหะแทรนซิชันเป็นตัวนำไฟฟ้าและนำความร้อนที่ดีโดยเฉพาะอย่างยิ่งธาตุในหมู่IBคือทองแดงเงินและทอง

2. รัศมีอะตอมของธาตุแทรนซิชันโดยทั่วไปมีขนาดลดลงเมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้นแต่รัศมีอะตอมของธาตุต่างๆจากโครเมียม (Cr)ถึงทองแดง(Cu)มีขนาดใกล้เคียงกันมากทั้งนี้เนื่องจากแม้ว่าธาตุในแถวเดียวกันจะมีประจุในนิวเคลียสเพิ่มขึ้นซึ่งทำให้หมอกอิเล็กตรอนเล็กลงก็ตามแต่อิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อยมีจำนวนมากขึ้นและมีแรงต้านกับการหดขนาดของหมอกอิเล็กตรอนจึงทำให้ขนาดอะตอมของธาตุแทรนซิชันไม่ค่อยเปลี่ยนแปลงมากนักและจะลดลงอย่างช้า ๆ เท่านั้น

3. พลังงานไอออไนเซชันลำดับที่1ที่เปลี่ยนแปลงอย่างไม่สม่ำเสมอเป็นผลจากการต้านกันระหว่างประจุของนิวเคลียสที่เพิ่มขึ้นกับการเพิ่มอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย

4. มีเลขออกซิเดชันได้หลายค่ายกเว้นIIIBและหมู่IIBซึ่งเกิดสารประกอบที่มีเลขออกซิเดชัน +3และ +2ตามลำดับส่วนธาตุแทรนซิชันอื่น ๆ สามารถแสดงเลขออกซิเดชันร่วมกันเป็นอย่างน้อย

5. สารประกอบส่วนมากของธาตุแทรนซิชันมีสี (ยกเว้นหมู่IIIB)

6. มีแนวโน้มเกิดสารประกอบเชิงซ้อน (Complex compounds) ได้ง่ายกว่าธาตุหมู่IAและหมู่IIA

บทเรียนที่ 5 สารประกอบของธาตุแทรนซิชัน

สารเคมี เช่น KMnO4และCuSO4 เป็นสารประกอบของธาตุแทรนซิชัน สารประกอบของธาตุในกลุ่มนี้แตกต่างจากสารประกอบของโลหะในกลุ่มAอย่างไร จากการศึกษาสารประกอบของโครเมียมและแมงกานีสจะได้ดังนี้จากผลการทดลอง ทำให้ทราบว่าโครเมียมและแมงกานีสมีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า

นอกจากนี้สารประกอบของทั้งโครเมียมและแมงกานีสที่มีเลขออกซิเดชันแตกต่างกันจะมีสีแตกต่างกันด้วย เช่นโครเมียมที่มีเลขออกซิเดชัน+2และ+3จะมีสีฟ้าและเขียวตามลำดับ ส่วนแมงกานีสที่มีเลขออกซิเดชัน+3 +6และ+7จะมีสีน้ำตาล สีเขียว และสีม่วงแดงตามลำดับ และจะพบว่าโครเมียมเกิดเป็นไอออนที่มีประจุได้ตั้งแต่+1ถึง+6

โดยที่การเกิดเป็น Cr+ อะตอมจะเสีย1อิเล็กตรอนในระดับพลังงานนอกสุดก่อนคือ4sเมื่อเกิดเป็นไอออนที่มีประจุสูงขึ้น อะตอมจะเสียอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นซึ่งเป็นอิเล็กตรอนที่อยู่ในระดับพลังงาน3dการที่โครเมียมสามารถให้อิเล็กตรอนในระดับพลังงานที่ถัดเข้าไปจากระดับพลังงานนอกสุดและเกิดเป็นไอออนที่เสถียร ทำให้โครเมียมมีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า ธาตุแทรนซิชันอื่น ๆ ก็สามารถให้อิเล็กตรอนในลักษณะเดียวกับโครเมียมและมีเลขออกซิเดชันได้หลายค่าจึงเกิดสารประกอบได้หลายชนิด

บทเรียนที่ 6 สารประกอบเชิงซ้อนของธาตุแทรนซิชัน

สารประกอบของธาตุแทรนซิชันชนิดต่างๆ เช่นKMnO4ประกอบด้วยK+และMnO4-ส่วนK3Fe(CN)6ประกอบด้วยK+และFe(CN)63-ทั้งMnO4-และFe(CN)63-จัดเป็นไอออนเชิงซ้อนที่มาตุแทรนซิชันเป็นอะตอมกลางและยึดเหนี่ยวกับอะตอมหรือไอออนอื่นๆ ที่มาล้อมรอบด้วยพันธะโคออร์ดิเนตโคเวเลนต์

สารประกอบที่ประกอบด้วยไอออนเชิงซ้อนจัดเป็นสารประอบเชิงซ้อน ธาตุแทรนซิชันส่วนใหญ่จะเกิดเป็นสารประกอบเชิงซ้อนที่มีสีต่างๆ จากการทดลองเมื่อเติมสารละลายแอมโมเนียเข้มข้นลงในสารละลายคอปเปอร์(II)ซัลเฟต จะเกิดตะกอนสีครามของเตตระแอมมีนคอปเปอร์(II)ซัลเฟตมอนอไฮเดรต โดยมีสูตรเป็นCu(NH3)4SO4*H2Oซึ่งแตกต่างจากสารตั้งต้นที่มีสีฟ้า

เมื่อเก็บผลึกของCu(NH3)4SO4*H2Oไว้1คืน สีของผลึกจะเปลี่ยนเป็นสีเขียวแกมฟ้า เนื่องจากผลึกนี้สลายตัวให้น้ำและแอมโมเนียออกมาอย่างละ1โมเลกุลเกิดเป็นCu(NH3)3SO4

ถ้าพิจารณาเลขออกซิเดชันของทองแดงในสารประกอบทั้งสามชนิดจะพบว่ามีค่า+2เท่ากัน แต่ชนิดและจำนวนโมเลกุลของสารที่มาล้อมรอบคอปเปอร์(II)ไอออนแตกต่างกัน จากข้อมูลให้มีความรู้ว่าธาตุแทรนซิชันชนิดหนึ่งๆ อาจเกิดเป็นสารประกอบที่มาตุองค์ประกอบเหมือนกันได้มากกว่าหนึ่งชนิด สารประกอบแต่ละชนิดมีสีแตกต่างกันซึ่งขึ้นอยู่กับเลขออกซิเดชันของธาตุแทรนซิชัน ชนิดและจำนวนโมเลกุลหรือไอออนที่ล้อมรอบธาตุแทรนซิชันนั้น

ตารางแสดงสารประกอบเชิงซ้อนบางชนิดและไอออนองค์ประกอบ

บทเรียนที่ 7 ธาตุกัมมันตรังสีด 

ธาตุกัมมันตรังสีหมายถึง ธาตุที่สามารถแผ่รังสีได้ เนื่องจากนิวเคลียสของธาตุไม่สเถียร ซึ่งเราจะเรียกรังสีที่แผ่ออกมานี้ว่ากัมมันตภาพรังสีกัมมันตภาพรังสีนี้จะถูกแผ่ออกมาอย่างต่อเนื่องโดยไม่ขึ้นกับความดัน หรืออุณหภูมิ และจะหยุดแผ่เมื่อนิวเคลียสของธาตุนั้นสเถียรแล้ว โดยทั่วไปธุกัมมันตรังสีมักมีเลขอะตอมสูงกว่า 83

การแผ่รังสีของธาตุกัมมันตรังสี

การแผ่รังสีของธาตุกัมมันตรังสี

กัมมันตภาพรังสีที่ธาตุกัมมันตรังสีแผ่ออกมามีอยู่ 3 ชนิด ซึ่งเกิดจากสาเหตุที่แตกต่างกันออกไป ดังนี้

1. รังสีแอลฟา ( ) สัญลักษณ์หรือเป็นนิวเคลียสของธาตุฮีเลียมซึ่งมีประจุ +2 เนื่องจากมีประจุไฟฟ้าบวกจึงเบนเข้าหาขั้วลบ เป็นรังสีที่มีพลังงานสูงสุด แต่มีอำนาจทะลุทะลวงต่ำที่สุดโดยสามารถเดินทางผ่านอากาศได้เพียง 3–5 ซม. หรือ กระดาษเพียง 1–2 แผ่นก็สามารถกั้นได้ เนื่องจากรังสีแอลฟาสามารถทำให้สารที่ผ่านแตกตัวเป็นไอออนได้ดี จึงเสียพลังงานอย่างรวดเร็ว ธาตุที่แผ่รังสีแอลฟาได้นั้นจะมีจำนวนโปรตรอนมากเกินไป (นิวเคลียสมีขนาดใหญ่มากเกินไป) ทำให้แรงผลักระหว่างโปรตรอนมากกว่าแรงยึดเหนี่ยวภายในนิวเคลียสตัวอย่างการแผ่รังสีแอลฟา

2. รังสีเบตา ( ) สัญลักษณ์หรือเป็นลำของอนุภาคที่มีสมบัติเหมือนกับอิเล็กตรอน (รวมถึงโพรสิตรอน หรือแต่ส่วนใหญ่ที่พบบนโลกจะมีสมบัติเหมือนอิเล็กตรอน)มีประจุ -1 เนื่องจากมีประจุไฟฟ้าลบจึงเบนเข้าหาขั้วบวกอำนาจทะลุทะลวงมากกว่ารังสีแอลฟา ในขณะที่มีพลังงานต่ำกว่ารังสีเบตามีความเร็วใกล้เคียงแสง สามารถทะลุผ่านโลหะแผ่นบาง ๆได้ ธาตุที่รังสีเบตาได้นั้นจะมีจำนวนนิวตรอนมากเกินไป (แผ่) หรือ มีจำนวนนิวตรอนน้อยเกินไป (แผ่)ตัวอย่างการแผ่รังสีเบตา
กรณีมีนิวตรอนมากเกินไป

กรณีมีนิวตรอนน้อยเกินไป

3. รังสีแกมมา () สัญลักษณ์หรือเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ความยาวคลื่นสั้นมาก ไม่มีมวล ไม่มีประจุ จึงไม่เบี่ยงเบนในสนามไฟฟ้ามีนาจทะลุทะลวงสูงสุด แต่มีพลังงานต่ำที่สุดสามารถทะลุผ่าน แผ่นไม้ โลหะ หรือแม้แต่เนื้อเยื่อได้ แต่จะถูกกั้นไว้ได้ด้วยคอนกรีตหนา หรือแผ่นตะกั่วหนา เกิดจากการที่ธาตุมีพลังงานในนิวเคลียสสูงเกินไป จึงเกิดการแผ่รังสีเพื่อเปลี่ยนระดับพลังงานจากสถานะถูกกระตุ้นมายังสถานะพื้น ทำให้ได้นิวเคลียสของธาตุเดิมที่มีพลังงานต่ำลงตัวอย่างการแผ่รังสีแกมมา

บทเรียนที่ 8 การเปลี่ยนสภาพนิวเคลียส

ในการศึกษาธาตุกัมมันตรังสีต่าง ๆ พบว่า มีธาตุใหม่เกิดขึ้นหลังจากที่ได้แผ่รังสีแอลฟา หรือรังสีบีตาเสมอ เช่น เมื่อทอเรียมปล่อยอนุภาคแอลฟาออกมาจะกลายเป็นเรเดียม ซึ่งมีมวลอะตอม น้อยกว่าทอเรียมประมาณเท่ากับมวลของอนุภาคแอลฟาที่ปลดปล่อยออกมา นอกจากนี้ประจุไฟฟ้า ของนิวเคลียสของเรเดียมที่เกิดใหม่ก็มีค่าน้อยกว่าของทอเรียมเดิมอยู่ +2e ด้วย เนื่องจากมวลของ ธาตุ 1 อะตอมมีค่าใกล้เคียงกับมวลของนิวเคลียสดังที่ทราบมาแล้ว ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของ นิวเคลียส ทั้งนี้เนื่องจากมวลของอิเล็กตรอนมีค่าน้อยมาก เมื่อเปรียบเทียบกับมวลของโปรตอน แสดงว่าอนุภาคแอลฟาได้มาจากการเปลี่ยนสภาพนิวเคลียส (nuclear transformation) ของ ทอเรียมไปเป็นเรเดียม

ในกรณีที่มีการแผ่รังสีบีตา เช่น เมื่อตะกั่วปล่อยอนุภาคบีตาออกมา ตะกั่ว จะกลายเป็นบิสมัท ซึ่งมีประจุเพิ่มขึ้น +1e แต่ทั้งตะกั่วและบิสมัทจะมีมวลใกล้เคียงกัน พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนหรือ อนุภาคบีตาที่ออกมานี้มีค่าสูงมากเมื่อเทียบกับพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่รอบนิวเคลียส แสดงว่าอนุภาคบีตานี้ไม่ใช่อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่รอบนิวเคลียส นั่นคืออนุภาคบีตานี้ต้องเกิดจากการ เปลี่ยนสภาพนิวเคลียส

ด้วยเหตุที่กัมมันตภาพรังสีมีความเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนสภาพของนิวเคลียสการศึกษาเกี่ยวกับ กัมมันตภาพรังสีจะทำให้ทราบองค์ประกอบของนิวเคลียสได้

องค์ประกอบของนิวเคลียส

รัทเทอร์ฟอร์ดให้การสนับสนุนแนวคิดที่ว่านิวเคลียสของไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบของ นิวเคลียส ของธาตุต่างๆ โดยทดลองยิงอนุภาคแอลฟาชนนิวเคลียสของไนโตรเจน และพบว่ามี นิวเคลียสของ ออกซิเจนและไฮโดรเจนเกิดขึ้น ดังรูป 2 เขาจึงเสนอให้เรียกนิวเคลียสของไฮโดรเจน ว่า โปรตอน และจากการที่ธาตุกัมมันตรังสีบางธาตุมีการปล่อยอนุภาคบีตาหรืออิเล็กตรอนออกมา ทำ ให้นักวิทยาศาสตร์ บางคนคิดว่า อิเล็กตรอนก็อาจเป็นองค์ประกอบของนิวเคลียสของธาตุต่าง ๆ ได้ เช่นกัน ด้วยเหตุนี้จึงได้มี การสร้างสมมติฐานโปรตอน – อิเล็กตรอน

รูป 2 การเปลี่ยนสภาพนิวเคลียสของไนโตรเจนเนื่องจากการยิงด้วยอนุภาคแอลฟา

สมมติฐาน โปรตอน – อิเล็กตรอน กล่าวว่า นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและอิเล็กตรอน ซึ่ง สามารถอธิบายการแผ่รังสีแอลฟาได้ กล่าวคือ อนุภาคแอลฟาเกิดจากการรวมตัวกันระหว่างโปรตอน 4 ตัว และอิเล็กตรอน 2 ตัว แล้วหลุดออกมาจากนิวเคลียส ส่วนการแผ่รังสีบีตานั้นเกิดจากการปล่อย อิเล็กตรอน ในนิวเคลียสออกมา แต่จากหลักความไม่แน่นอนของไฮเซนเบอร์กข้อมูลนี้ชี้ให้เห็นว่า อิเล็กตรอนจะอยู่ใน นิวเคลียสไม่ได้ เนื่องจากมีพลังงานสูงมาก สมมติฐานจึงต้องยกเลิกไป

การพบนิวตรอน

การทดลองยิงอนุภาคแอลฟาพุ่งชนนิวเคลียสของธาตุเบริลเลียมได้รังสีออกมาชนิดหนึ่งมี สภาพเป็น กลางทางไฟฟ้า แชดวิก (Sir James Chadwick 1819 - 1974) นักฟิสิกส์ ชาวอังกฤษ นำผลการทดลอง นี้มาวิเคราะห์ แล้วเสนอว่ารังสีที่ได้คือ อนุภาคนิวตรอน ซึ่งเป็นการสนับสนุน แนวคิดของรัทเทอร์ฟอร์ดที่ว่า นิวเคลียส มีอนุภาคนิวตรอน

รูป 3 แสดงแผนภาพการทดลองของแชดวิก

เมื่อแชดวิกพบอนุภาคนิวตรอนแล้ว ได้มีการตั้งสมมติฐานเรื่องโครงสร้างของนิวเคลียสใหม่ เรียก สมมติฐานโปรตอน – นิวตรอน ด้วยแนวคิดที่ว่า นิวเคลียสประกอบด้วยอนุภาคโปรตอนและอนุภาค นิวตรอนรวมกันเรียกว่า นิวคลีออน ส่วนจำนวนโปรตอนและจำนวนนิวตรอนรวมกัน เรียกว่า เลขมวล จำนวนโปรตอนอย่างเดียวในนิวเคลียส เรียกว่าเลขอะตอม

ในวิชาฟิสิกส์นิวเคลียร์ สัญลักษณ์นิวเคลียสของธาตุที่มีเลขมวลและเลขอะตอมจะเขียนแทนด้วยสัญลักษณ์เช่นเป็นสัญลักษณ์ของนิวเคลียสของธาตุยูเรเนียมที่มี เลขอะตอม 92 (โปรตอน 92 ตัว) หรือมีประจุไฟฟ้า +92e และเลขมวล 238 (จำนวนโปรตอน + นิวตรอน = 238 ตัว) สัญลักษณ์ดังกล่าวอาจเขียนอย่างย่อเป็นหรือก็ได้ เช่น U-238 หรือ

เราสามารถใช้สัญลักษณ์นี้กับอนุภาคได้เช่นกัน เช่น อนุภาคแอลฟาที่เป็นนิวเคลียสของฮีเลียม มีเลขมวลเท่ากับ 4 และเลขอะตอมเท่ากับ 2 จึงเขียนสัญลักษณ์ได้เป็นส่วนอนุภาคบีตาเขียน สัญลักษณ์เป็นซึ่งหมายถึงอิเล็กตรอนที่มีประจุไฟฟ้า -1e และมีมวลน้อยมากเมื่อเทียบกับมวล ของธาตุใด ๆ จึงถือว่าเลขมวลเป็นศูนย์ อนุภาคอื่น ๆ เช่น นิวตรอน โปรตอน มีสัญลักษณ์และตามลำดับ สำหรับรังสีแกมมานั้นไม่มีทั้งประจุไฟฟ้าและมวล จึงเขียนสัญลักษณ์ตามเดิม

บทเรียนที่ 9 การพบกัมมันตภาพรังสี

ปี ค.ศ. 1896 เบ็กเคอเรล ( Henri Becquerel ) ได้ทำการทดลองการเรืองแสงของสารต่าง ๆ และได้พบว่าสารประกอบของยูเรเนียมสามารถ แผ่รังสีชนิดหนึ่งออกมาได้เองตลอดเวลาโดยไม่ ขึ้นอยู่กับ สภาพแวดล้อมเลย และจากการศึกษาเบื้องต้นของเบ็กเคอเรล เขาได้พบว่า รังสีนี้มีสมบัติ บางประการ คล้ายรังสีเอกซ์ เช่น สามารถทะลุผ่านวัตถุบางชนิดและทำให้อากาศแตกตัวเป็นไอออน ได้

ต่อมา ปีแอร์ คูรี ( Pierre Curie ) และมารี คูรี ( Maric Curie ) ได้ทำการทดลองกับธาตุอื่น ๆ อีกหลายชนิด และพบว่าธาตุบางชนิดมีการแผ่รังสีเช่นเดียวกับธาตุยูเรเนียม ปรากฏการณ์ที่ธาตุ แผ่รังสีได้เองอย่างต่อเนื่องนี้ เรียกว่า กัมมันตภาพรังสี ( radioactivity ) และธาตุที่มีการแผ่รังสีได้ เองเรียกว่า ธาตุกัมมันตรังสี ( radioactive element ) จากการศึกษารังสีที่แผ่ออกมาจากธาตุ กัมมันตรังสีทั่วไป

รูป 1 แนวการเคลื่อนที่ของรังสีในบริเวณที่มีสนามแม่เหล็ก

โดยให้รังสีดังกล่าวผ่านเข้าไปในบริเวณที่มีสนามแม่เหล็กทิศพุ่งเข้าและตั้งฉากกับกระดาษ พบว่า แนวการเคลื่อนที่ของรังสีแยกเป็น 3 แนว ดังรูป 1 รังสีที่เบนน้อยและไปทางซ้ายของแนวเดิมเรียกว่า รังสีแอลฟา ( alpha ray ) รังสีที่เบนมากและในทิศตรงข้ามกับรังสีแอลฟา เรียกว่า รังสีบีตา (beta - ray) ส่วนรังสีที่พุ่งตรงไม่เบี่ยงเบนเลย เรียกว่า รังสีแกมมา ( gamma ray ) และนิยมเขียนแทนด้วย สัญลักษณ์,และตามลำดับ

เราทราบแล้วว่า อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเมื่อเคลื่อนที่ในบริเวณที่มีสนามแม่เหล็กจะเกิดแรง กระทำ ต่ออนุภาคทำให้ทิศการเคลื่อนที่เปลี่ยนไป ทำให้ทราบว่ารังสีแอลฟามีประจุไฟฟ้าบวก รังสี บีตามีประจุไฟฟ้าลบและรังสีแกมมามีสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้า

การศึกษารังสีทั้งสามชนิด ทำให้ทราบสมบัติต่าง ๆ ของรังสีเหล่านี้เพิ่มขึ้นดังนี้

รังสีแอลฟา มีส่วนประกอบเป็นนิวเคลียสของธาตุฮีเลียมมีมวลประมาณ 4u มีประจุไฟฟ้า +2e มีพลังงานประมาณ 4-10 MeV รังสีแอลฟาสามารถทำให้สารที่รังสีผ่านแตกตัวเป็นไอออนได้ดีจึงเสีย พลังงานอย่างรวดเร็ว รังสีแอลฟาจึงมีอำนาจทะลุผ่านน้อยมากกล่าวคือสามารถวิ่งผ่านอากาศได้ ประมาณ 3-5 เซนติเมตร และเมื่อใช้แผ่นกระดาษบาง ๆ กั้น รังสีแอลฟาก็ทะลุผ่านไม่ได้ เนื่องจาก รังสีนี้คือนิวเคลียสที่เป็นอนุภาค บางครั้งจึงเรียกรังสีแอลฟาว่า อนุภาคแอลฟา

รังสีบีตา เป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า -1e มีมวลเท่ากับมวลของอิเล็กตรอน รังสีบีตา คือ อิเล็กตรอน ( ที่มาจากการสลายของนิวเคลียส มิใช่อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่รอบนิวเคลียส ) มีพลังงาน ตั้งแต่ 0.04-3.2 MeV รังสีบีตาสามารถวิ่งผ่านไปในอากาศได้ประมาณ 1-3 เมตร อำนาจทะลุผ่าน ของรังสีบีตาจึงมากกว่ารังสีแอลฟา บางครั้งเรียกรังสีบีตาว่า อนุภาคบีตา

รังสีแกมมา เป็นรังสีที่มีสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้ามีสมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า รังสีแกมมา มีพลังงานประมาณ ตั้งแต่ 0.04-3.2 MeV สามารถทะลุผ่านแผ่นอะลูมิเนียม ที่หนาหลายเซนติเมตร ได้ จึงมีอำนาจทะลุผ่านมากที่สุดในบรรดารังสีทั้งสามชนิด

บทเรียนที่ 10 การสลายของนิวเคลียสกัมมันตรังสี

ธาตุกัมมันตรังสีชนิดหนึ่งสลายตัวเกิดธาตุใหม่ หากธาตุใหม่เป็นธาตุกัมมันตรังสี (นิวเคลียสไม่เสถียร) ก็จะสลายตัวต่อไปอีกเรื่อย ๆ จนกว่าจะเกิดธาตุใหม่ที่มีนิวเคลียสที่เสถียร
อนุกรมการสลายตัวในธรรมชาติที่น่าสนใจ ได้แก่

1. อนุกรมของยูเรเนียม-238 เริ่มต้นที่ U-238 สุดท้ายที่ Pb-206
2. อนุกรมของยูเรเนียม-235 เริ่มต้นที่ U-235 สุดท้ายที่ Pb-207
3. อนุกรมทอเรียม232 เริ่มต้นที่ Th-232 สุดท้ายที่ Pb-208

สมมติฐานรัทเทอร์ฟอร์ดและซอดดี

1. ธาตุกัมมันตรังสีสลายให้ธาตุใหม่โดยปล่อยอนุภาคแอลฟา อนุภาคเบตา ธาตุใหม่ที่ได้จะมี สมบัติทางเคมีต่างไปจากธาตุเดิม และธาตุใหม่อาจเป็นธาตุกัมมันตรังสีก็ ได้
2. การสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี ไม่ขึ้นกับสภาพแวดล้อมภายนอกนิวเคลียส เป็นต้นว่า อุณหภูมิ ความดัน ทุกนิวเคลียสมีโอกาสสลายได้เท่า ๆ กัน แต่บอกไม่ได้ว่านิวเคลียสใดสลายก่อนหรือ หลัง

ถ้า = จำนวนนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีที่มีอยู่ขณะเวลา
= จำนวนนิวเคลียสที่สลายไปในช่วงเวลาสั้น ๆนับจาก
ดังนั้นแสดงจำนวนนิวเคลียสที่สลายไปใน 1 หน่วยเวลา ก็คือ อัตราการสลายของนิวเคลียส ณ เวลานั่นเอง
จากสมมติฐานรัทเทอร์ฟอร์ด และซอดดี

อัตราการสลายตัวจำนวนนิวเคลียส

หรือ ( 1 )
เมื่อแทนค่าคงตัวการสลาย (โอกาสที่นิวเคลียสสลายตัวได้ใน 1 วินาที หน่วย s-1)
ถ้าช่วงเวลามีค่าน้อยมาก () จะเขียนสมการ (1) ได้ดังนี้
( 2 )
หรือ

จากสมการ (2) เป็นสมการอนุพันธ์ จะไม่แสดงวิธีหาคำตอบของสมการนี้โดยวิธีการ ทางคณิตศาสตร์จะเพียงแต่สรุปว่า
สมการแสดงความสัมพันธ์ระหว่างกับจะอยู่ในรูป

( 3 )

เมื่อ เป็นจำนวนนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีเมื่อเริ่มพิจารณา
เป็นจำนวนนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีที่ยังไม่สลายตัวหรือ ที่เหลืออยู่เมื่อเวลาผ่านไป
เป็นค่าคงตัว ซึ่งเท่ากับ 2.7182818
สมการ (3) เมื่อเขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างและจะได้กราฟ ดังรูป 4

รูป 4 การลดจำนวนนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสี ณ เวลาต่าง ๆ

จากกราฟแสดงจะเห็นครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสี
ครึ่งชีวิต(Half life =)
ครึ่งชีวิต คือ ช่วงเวลาที่จำนวนนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีสลายจนเหลือครึ่งหนึ่งของจำนวนเริ่มต้น เช่น เริ่มต้นด้วยจำนวนนิวเคลียสมีครึ่งชีวิต
เมื่อเวลาผ่านไปเหลือจำนวนนิวเคลียส
เมื่อเวลาผ่านไปเหลือจำนวนนิวเคลียส
เมื่อเวลาผ่านไปเหลือจำนวนนิวเคลียสครึ่งชีวิต () กับค่าคงตัวการสลาย () มีความสัมพันธ์กัน ดังนี้

จาก
เมื่อเวลาผ่านไปจำนวนนิวเคลียสเหลือ
ดังนั้น

หรือ
จากนิยาม log จะได้ว่า


ดังนั้น
อย่างไรก็ตามในทางปฏิบัตินั้น การวัดหาจำนวนนิวเคลียสโดยตรงทำได้ยาก ดังนั้นการ ศึกษาการสลายของธาตุกัมมันตรังสีจากสมการ (3) โดยตรงจึงไม่สะดวกในทางปฏิบัติ แต่ถ้าแทน สมการนี้ลงในสมการ (2) จะพบว่าได้ผลเป็น

ให้ เป็นกัมมันตภาพขณะเริ่มต้น ()
เป็นกัมมันตภาพที่เวลาใด ๆ นับจากเริ่มต้น
จะได้
และ
นั่นคือ
นอกจากจำนวนนิวเคลียส () , กัมมันตภาพ () เรายังได้ความสัมพันธ์ ถึงมวล () ดังนี้

เมื่อ เป็นมวลของธาตุกัมมันตรังสีที่เวลาใด ๆ นับจากเริ่มต้น
เป็นมวลของธาตุกัมมันตรังสีขณะเริ่มต้นพิจารณา
ตามปกติในการสลายของธาตุกัมมันตรังสีนั้น การหาโอกาสที่นิวเคลียสจะสลายเป็นไป ตามหลักสถิติ ถ้าเราพิจารณาการทอดลูกเต๋า โอกาสที่ลูกเต๋าจะหงายหน้าใด หน้าหนึ่งขึ้นก็เป็นไป ตามหลักการทางสถิติเช่นกัน ดังนั้นเราจึงอาจเปรียบเทียบการสลายของธาตุกัมมันตรังสีได้กับการ ทอดลูกเต๋า

บทเรียนที่ 11 ปฏิกิริยานิวเคลียร์

ปฎิกิริยานิวเคลียร์ คือ กระบวนการที่นิวเคลียสเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบหรือระดับพลังงาน ในทุกสมการปฏิกิริยานิวเคลียร์ ผลบวกของเลขอะตอมทั้งก่อนและหลังปฏิกิริยาจะต้องเท่ากัน ซึ่ง แสดงว่าประจุไฟฟ้ารวมมีค่าคงตัว และผลบวกของเลขมวลก่อนและหลังปฏิกิริยาก็จะต้องเท่ากัน ด้วย ซึ่งแสดงว่า จำนวนนิวคลีออนรวมก่อนและหลังปฏิกิริยาจะต้องคงตัว

ในปฏิกิริยานิวเคลียร์ มวลรวมหลังเกิดปฏิกิริยามักจะน้อยกว่ามวลรวมตอนเริ่มต้น มวลที่หายไปในปฏิกิริยานี้เปลี่ยนรูปไปเป็นพลังงานตามสมการของไอน์สไตน์สมการนี้อธิบายการสลายตัวให้กัมมันตภาพรังสีได้ด้วย คือมวลหายไปเปลี่ยนเป็นพลังงานของ กัมมันตภาพรังสีที่ปลดปล่อยออกมา รวมทั้งการที่มวลรวมของนิวคลีออนหายไปเมื่อรวมตัวกัน เป็นนิวเคลียส ก็อธิบายได้ว่าเปลี่ยนไปเป็นพลังงานยึดเหนี่ยว

พลังงานที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาเรียกว่า Reaction Energy ใช้สัญลักษณ์สมการปฏิกิริยานิวเคลียร์ สามารถเขียนได้ในรูป

หรือเขียนได้อีกแบบหนึ่งเป็น

เมื่อ แทน นิวเคลียสที่เป็นเป้า (นิวเคลียสธาตุเดิม)
แทน อนุภาคที่เข้าชนเป้า
แทน นิวเคลียสที่เกิดขึ้นจากการชน (นิวเคลียสธาตุใหม่)
แทน อนุภาคที่เกิดใหม่จากการชน

เช่น
เนื่องจากมวลนิวเคลียสมีค่าน้อยเมื่อคิดหน่วยเป็นกิโลกรัม จึงมีการกำหนดหน่วยใหม่เพื่อ ใช้ในการนี้เป็น u

โดยที่กำหนดมีมวล 12u นั่นคือ 1u = 1.66x10-27 kg หาก มวล 1u หายไปในปฏิกิริยา จะเกิดพลังงาน
จูล

ปฏิกิริยานิวเคลียร์มี 2 แบบ คือ ฟิชชัน และ ฟิวชัน

ฟิชชัน

ฟิชชัน คือ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดจากนิวเคลียสของธาตุหนักแตกตัวเป็น นิวเคลียสขนาด เล็กลง เช่น การยิงนิวเคลียส ของธาตุยูเรเนียมด้วยนิวตรอน เป็นไปตามสมการ

พลังงาน

ซึ่งและเป็นไอโซโทปกัมมันตรังสี ซึ่งจะสลายต่อไปโดยให้รังสีบีตา ออกมา

รูป 10 แสดงการเกิดฟิชชันของยูเรเนียม -235

นิวตรอนใหม่ 3 ตัวที่เกิดขึ้น อาจทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ (Chain Reaction) เมื่อมีอนุภาค ยูเรเนียม-235 อยู่ข้างคียง

รูป 11 การเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่

ปฏิกิริยาลูกโซ่เกิดในช่วงเวลาสั้น ๆ แต่ได้พลังงานมหาศาล โดยที่มนุษย์ไม่อาจควบคุมได้ เรียกว่า ระเบิด ปรมาณู ซึ่งนำมาใช้ในสงครามโลกครั้งที่ 2 การสู้รบจึงยุติลงได้ ต่อมามนุษย์สามารถ ควบคุมได้ทั้งจำนวนนิวตรอน และพลังจากปฏิกิริยาฟิชชัน แบบปฏิกิริยาลูกโซ่เป็นผลสำเร็จ ด้วย การคิดค้นอุปกรณ์ที่เรียกชื่อว่า เครื่องปฏิกิริยานิวเคลียร์ (Nuclear Reactor) การควบคุมทำได้โดย การลดจำนวนนิวตรอนด้วยการใช้น้ำมาดูดกลืนนิวตรอน

ฟิวชัน

รูป 12 แสดงการเกิดฟิวชัน

ฟิวชัน คือปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดจากการหลอมตัวของนิวเคลียส ขนาดเล็กเข้าด้วยกัน ได้
นิวเคลียสของธาตุที่หนักกว่า และปลดปล่อยพลังงานออกมา เช่น

ปฏิกิริยาแรกคือ ดิวเทอเรียม 2 ตัวหลอมรวมกันเป็นไอโซโทปของฮีเลียม -3 กับนิวตรอน และ ให้พลังงาน 3.3 MeV เปรียบเทียบพลังงานที่เกิดในแต่ละครั้ง จากปฏิกิริยาฟิวชันได้น้อยกว่า ปฏิกิริยาฟิชชัน แต่ถ้าคิดพลังงานต่อมวล พลังงานที่ได้จากปฏิกิริยาฟิวชันมีค่ามากกว่าดาวฤกษ์ เช่น ดวงอาทิตย์เกิดปฏิกิริยาฟิวชันจากการทดลองไฮโดรเจน 4 ตัวเข้าไปเป็น ฮีเลียม

คือ โปซิตรอน (Positron) เป็นอนุภาคที่มีขนาดเท่ากับอิเล็กตรอนแต่มีประจุ + 1e

บทเรียนที่ 12 ประโยชน์ของกัมมันตรังสี

1. เกษตรกรรม ใช้กัมมันตรังสีในการ
1.1 การหาอัตราการดูดซึมปุ๋ยของรากไม้ โดยใช้ฟอสฟอรัส-32 แล้ววัดปริมาณรังสีที่ใบ
1.2 การคัดเลือกโคนมโดยใช้ตรวจการทำงานของต่อมไทรอยด์ซึ่งมีผลต่อปริมาณน้ำนม
1.3 รังสีจากธาตุกัมมันตรังสีทำให้พืชกลายพันธุ์ ใช้ในการปรับปรุงพันธุ์ให้ดีขึ้น เช่น การคัดพันธุ์ข้าวที่ทนน้ำ ทนศัตรูพืช ให้ผลผลิตเร็วขึ้น
1.4 กำจัดแมลงโดยอาบรังสีทำให้แมลงตายเนื่องจากการแตกตัวเป็นไอออนของอะตอม ในเซลล์หรือหยุดการแพร่พันธุ์
1.5 การถนอมอาหาร โดยรังสีฆ่าแบคทีเรีย เชื้อราและยีสต์

2 การแพทย์
2.1 รังสีโคบอลต์ –60 รักษามะเร็งโดยรังสีทำลายเซลล์มะเร็ง
2.2 ศึกษาการหมุนเวียนของโลหิต ด้วยรังสีจาก(จากเกลือแกง) หาตำแหน่ง
อุดตันในเส้นเลือด
2.3 ตรวจการทำงานของต่อมไทรอยด์ด้วยรังสีจากไอโอดิน-131

3 อุตสาหกรรม
3.1 ควบคุมความหนาของแผ่นโลหะให้สม่ำเสมออย่างต่อเนื่องในกระบวนการผลิตด้วยรังสีเบตา
3.2 การเชื่อมโลหะ การหารอยรั่วของท่อลำเลียงน้ำมันด้วยรังสีแกมมา ช่วยประหยัด ทั้งเวลาและแรงงาน

4 การหาอายุวัตถุโบราณและการศึกษาทางธรณีวิทยา ใช้ธาตุกัมมันตรังสีคาร์บอน-14 ซึ่งมีครึ่งชีวิต 5760 ปี อัตราส่วนของคาร์บอน-14 ต่อคาร์บอน-12 ในพืชและสัตว์มีค่าคงตัวขณะที่ยัง มีชีวิตอยู่ ภายหลังสิ่งมีชีวิตตายไป อัตราส่วนนี้จะลดลง นำมาคำนวณหาอายุวัตถุโบราณได้
4.1 เครื่องปั้นดินเผาของบ้านเชียง จังหวัดอุดรธานี คำนวณอายุได้ 6,060 ปีทำให้เราทราบว่า บ้านเชียงในอดีตเคยเป็นแหล่งอารยธรรมเก่าแก่ของโลก
4.2. หัวหอกทำด้วยสำริดของบ้านเชียงมีอายุ 5,600 ปี

การใช้พลังงานนิวเคลียร์
โรงงานไฟฟ้าพลังนิวเคลียร์

ส่วนประกอบของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

1. แท่งเชื้อเพลิง ใช้ยูเรเนียมหรือพลูโตเนียม
2. มอเดอเรเตอร์ (Moderator) ใช้น้ำ ช่วยให้นิวตรอนเคลื่อนที่ช้าลง
3. แท่งควบคุม (Control rod) ควบคุมอัตราการเกิดปฏิกิริยาฟิชชัน ความร้อนจากปฏิกิริยาทำให้น้ำ เดือดได้ไอน้ำไปหมุนกังหันต่อไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้า วิธีนี้ใช้ ต้นทุนการผลิตต่ำ ได้พลังงานปริมาณมากการขับเคลื่อนเรือดำน้ำ เรือส่งสินค้าทางทะเล ยานอวกาศการผลิต น้ำจืดจากน้ำทะเล