เนื้อหา

ธาตุและสารประกอบ

         ธาตุ  (Element)  หมายถึง  สารบริสุทธิ์เนื้อเดียวมีองค์ประกอบเพียงอย่างเดียว  มีสมบัติเฉพาะตัวและจุดเดือดจุดหลอมเหลวคงที่

          ตารางธาตุ  (Periodic table)  คือ ตารางที่ใช้แสดงรายชื่อธาตุเคมี คิดค้นขึ้นโดยนักเคมีชาวรัสเซีย  ดมีตรี  เมนเดเลเยฟ  (Dmitri Mendeleev)  ในปี  พ.ศ.  2412  จากการสังเกตว่า เมื่อนำธาตุที่รู้จักมาวางเรียงตามลำดับเลขอะตอม  จะพบว่าคุณสมบัติพื้นฐานบางอย่างคล้ายกัน  สามารถจำแนกเป็นกลุ่มๆ ได้ทำให้เกิดรูปแบบตารางธาตุ  

         ประวัติศาสตร์ของตารางธาตุ

เริ่มต้นจาก  จอห์น  นิวแลนด์ส  ได้พยายามเรียงธาตุตามมวลอะตอม  แต่เขากลับทำให้ธาตุที่มีสมบัติต่างกันมาอยู่ในหมู่เดียวกัน  นักเคมีส่วนมากจึงไม่ยอมรับตารางธาตุของนิวแลนด์ส  ต่อมา ดมีตรี  เมนเดเลเยฟ  จึงได้พัฒนาโดยพยายามเรียงให้ธาตุที่มีสมบัติเหมือนกันอยู่ในหมู่เดียวกัน  และเว้นช่องว่างไว้สำหรับธาตุที่ยังไม่ค้นพบ พร้อมกันนั้นเขายังได้ทำนายสมบัติของธาตุใหม่ไว้ด้วย  โดยใช้คำว่า  เอคา  (Eka) นำหน้าชื่อธาตุที่อยู่ด้านบนของธาตุที่ยังว่างอยู่นั้น  เช่น เอคา-อะลูมิเนียม  (ต่อมาคือธาตุแกลเลียม)  เอคา-ซิลิคอน  (ต่อมาคือธาตุเจอร์เมเนียม)  แต่นักเคมีบางคนในยุคนั้นยังไม่แน่ใจ  เนื่องจากว่าเขาได้สลับที่ธาตุบางธาตุโดยเอาธาตุที่มีมวลอะตอมมากกว่ามาไว้หน้าธาตุที่มีมวลอะตอมน้อยกว่า  ดมีตรีได้อธิบายว่า  เขาต้องการให้ธาตุที่มีสมบัติเดียวกันอยู่ในหมู่เดียวกัน  เมื่อดมีตรีสามารถทำนายสมบัติของธาตุได้อย่างแม่นยำ  และตารางธาตุของเขาไม่มีข้อน่าสงสัย  ตารางธาตุของดมีตรีก็ได้รับความนิยมจากนักเคมีในสมัยนั้นจนถึงยุคปัจจุบัน

ชื่อธาตุแบ่งตามหมู่

·       หมู่  1A  ลิเทียม  (Lithium)  โซเดียม  (Sodium – Natrium)  โพแทสเซียม  (Potassium – Kalium)  รูบิเดียม  (Rubidium)  ซีเซียม  (Cesium)  แฟรนเซียม  (Francium)

·       หมู่  2A เบริลเลียม  (Beryllium) แมกนีเซียม  (Magnesium)  แคลเซียม  (Calcium) สตรอนเชียม  (Strontium)  แบเรียม  (Barium)  เรเดียม  (Radium)

·       หมู่  3A  โบรอน  (Boron)  อะลูมิเนียม  (Aluminum)  แกลเลียม  (Gallium)  อินเดียม (Indium)  แทลเลียม  (Thallium)

·       หมู่  4A  คาร์บอน  (Carbon)  ซิลิกอน  (Silicon)  เจอร์เมเนียม  (Germanium)  ดีบุก  (Tin – Stannum)  ตะกั่ว  (Lead – Plumbum)

·       หมู่  5A  ไนโตรเจน  (Nitrogen)  ฟอสฟอรัส  (Phosphorous)  อะซินิค  (สารหนู)  (Arsenic) พลวง  (Antimony – Stibium)  บิสมัท  (Bismuth)

·       หมู่  6A  ออกซิเจน  (Oxygen)  ซัลเฟอร์  (กำมะถัน)  (Sulfur)  ซีลีเนียม  (Selenium) เทลลูเรียม  (Tellurium)  พอโลเนียม  (Polonium)

·       หมู่  7A  ฟลูออรีน  (Fluorine)  คลอรีน  (Chlorine)  โบรมีน  (Bromine)  ไอโอดีน  (Iodine) แอสทาทีน  (Astatine)

·       หมู่  8A  ฮีเลียม  (Helium)  นีออน  (Neon)  อาร์กอน  (Argon)  คริปตอน  (Krypton)  ซีนอน (Xenon)  เรดอน  (Radon)

ยกเว้น ไฮโดรเจน  เพราะยังถกเถียงกันอยู่ว่าจะจัดลงไปที่หมู่  1  หรือ  7  ดี  เพราะคุณสมบัติเป็นกึ่ง ๆ  กัน  ระหว่าง  1A  กับ  7A  และธาตุประเภททรานซิชัน

ตารางธาตุ

อนุกรมเคมี

                1.  โลหะแอลคาไลน์  (Alkalimetal)  เป็นอนุกรมเคมี  ประกอบด้วยธาตุในหมู่  1  ในตารางธาตุ ยกเว้นไฮโดรเจน โลหะแอลคาไลน์เป็นธาตุโลหะที่วาเลนซ์อิเล็กตรอนเพียง  1  อะตอมทำให้ว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยามาก  จึงไม่พบธาตุในรูปอิสระตามธรรมชาติและทำปฏิกิริยากับน้ำได้รุนแรงมากได้ก๊าซ  H2  เมื่อเป็นไอออนจะมีประจุ  +1 สารประกอบเกลือละลายน้ำได้ดี  เช่น  KCl,  NaCl นอกจากนี้ยังเป็นตัวนำความร้อนและตัวนำไฟฟ้าที่ดีมีอ่อนกว่าโลหะกลุ่มอื่นๆ

                2.  โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท  (Alkaline earth metal)  เป็นอนุกรมเคมีในตารางธาตุประกอบด้วยธาตุเคมีในหมู่ที่  2  โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท  เป็นธาตุที่มีความว่องไวในการทำปฏิกิริยาสูงแต่น้อยกว่าโลหะหมู่  1  มีความหนาแน่น,  ความแข็ง,  จุดเดือด  และจุดหลอมเหลว  สูงกว่าธาตุหมู่  1  เป็นไอออนที่มีประจุ  +2

                3.  โลหะแลนทาไนด์  (Lanthanide ) เป็นอนุกรมเคมีของธาตุในตารางธาตุ  จำนวน  15  ตัว  ตั้งแต่ ธาตุแลนทานัมถึง  ธาตุลูทีเตียม  ชื่ออนุกรมมีที่มาจากชื่อธาตุแลนทานัม  ซึ่งเป็นธาตุแรกในอนุกรม สิ่งที่น่าสนใจ  ได้แก่  ธาตุทุกตัวในอนุกรมมีเลขอะตอมมาก  และเป็นธาตุหายาก

                4.  โลหะแอกทิไนด์  (Actinide)  เป็นอนุกรมเคมีของธาตุในตารางธาตุ  จำนวน  15  ตัว  ตั้งแต่ธาตุแอกทิเนียม  ถึง  ธาตุลอว์เรนเซียม  สิ่งที่น่าสนใจ  ได้แก่  ชื่ออนุกรมมีที่มาจากชื่อธาตุแอกทิเนียม  ซึ่งเป็นธาตุแรกในอนุกรมธาตุทุกตัวในอนุกรมมีเลขอะตอมสูง  และเป็นธาตุหายาก  ธาตุทุกตัวในอนุกรมแอกทิไนด์อยู่ใน  บล็อก-f  ยกเว้นลอว์เรนเซียมและธาตุทุกตัวในอนุกรมแอกทิไนด์เป็นธาตุกัมมันตรังสี มีเลขอะตอมสูง  มีครึ่งชีวิตสั้น

                5.  โลหะทรานซิชัน  (transition metal) มีการนิยามความหมายของโลหะทรานซิชันในอนุกรมเคมี 2  ประการดังนี้

          โลหะทรานซิชันมีทั้งหมด  40  ตัว  จะประกอบด้วยธาตุที่มีเลขอะตอมดังนี้  21  ถึง 30,39  ถึง 48,71  ถึง  80,  และ  103  ถึง  112  ชื่อ  “ทรานซิชัน”  มาจากตำแหน่งของมันในตารางธาตุทั้ง 4 คาบที่มันอยู่  ธาตุเหล่านี้จะแทนการเพิ่มจำนวนอิเล็กตรอนเข้าไปอยู่ในวงโคจรดีของอะตอม (atomic orbital)  ด้วยเหตุนี้ โลหะทรานซิชันจึงมีความหมายถึงการส่งผ่าน  (transition)  ของธาตุหมู่  2  และหมู่  13

สมบัติของโลหะทรานซิชัน

            -  โลหะทรานซิชันทุกธาตุจะเป็นโลหะแต่มีความเป็นโลหะน้อยกว่าธาตุหมู่ IA  และ  IIA

            -  มีสถานะเป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง  ยกเว้นปรอทที่เป็นของเหลว

           -  มีจุดหลอมเหลว  จุดเดือด  และความหนาแน่นสูงนำไฟฟ้าได้ดี ซึ่งในโลหะทรานซิชัน  ธาตุที่นำไฟฟ้าได้ดีที่สุดคือ  เงิน  (คาบ 5)  และรองลงมาคือ  ทอง  (คาบ 6)

          -  นำความร้อนได้ดี  ธาตุทรานซิชันทั้งหมดมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 2 ยกเว้นธาตุโครเมียม  และทองแดง  ที่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเป็น 1

         -  สารประกอบของธาตุเหล่านี้จะมีสีสัน  มีพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่  1  และอิเล็กโทรเนกาติวิตีต่ำ

        -  ขนาดอะตอม  จะมีขนาดไม่แตกต่างกันมากโดยที่ในคาบเดียวกันจะเล็กจากซ้ายไปขวา ในหมู่เดียวกันจะใหญ่จากบนลงล่าง
       -    ธาตุเหล่านี้มีหลายออกซิเดชั่นสเตตส์  (oxidation states)
       -   ธาตุเหล่านี้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา  (catalysts) ได้ดี

      -   ธาตุเหล่านี้มีสีฟ้า-เงินที่อุณหภูมิห้อง  (ยกเว้นทองคำและทองแดง)

      -   สารประกอบของธาตุเหล่านี้สามารถจำแนกโดยการวิเคราะห์ผลึก

              6.  โลหะหลังทรานซิชัน  (post-transition metals)  คือธาตุในอนุกรมเคมีของตารางธาตุที่อยู่ระหว่างธาตุกึ่งโลหะ  (Metalloids)  และธาตุโลหะทรานซิชัน  (transition metals)  มีประจุไฟฟ้าบวกมากกว่าโลหะแอลคาไลน์  (alkali metals)  และโลหะแอลคาไลน์เอิร์ท  (alkaline earth metals)  มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำกว่าโลหะทรานซิชัน

              7.  กึ่งโลหะ  (Metalloid)  เป็นธาตุในอนุกรมเคมี ที่มีสมบัติทั้งทางเคมีและฟิสิกส์อยู่กึ่งกลางระหว่างโลหะและอโลหะ คุณสมบัติสำคัญที่ใช้จำแนกประเภทของธาตุเหล่านี้คือคุณสมบัติการนำไฟฟ้า

              8.  อโลหะ  (Non-metal)  คือ  ธาตุที่มีคุณสมบัติต่างจากโลหะและธาตุกึ่งโลหะ  ในด้านการแตกตัวของไอออน  (ionization)  และการดึงดูดระหว่างอะตอม  (bonding properties)  อโลหะทุกตัวจะมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ  (highly electronegative) โดยการรับอิเล็กตรอน (valence electrons)  จากอะตอมของธาตุอื่น  โดยทั่วไปอโลหะมีสมบัติตรงข้ามกับโลหะ

สมบัติทางกายภาพ

          o    อโลหะเป็นฉนวนไฟฟ้า  หรือ  กึ่งตัวนำไฟฟ้า  (ขณะที่ โลหะเป็นตัวนำไฟฟ้า)  ยกเว้น คาร์บอนในรูปแกรไฟต์

• อโลหะเป็นฉนวนความร้อน
• อโลหะมีจุดหลอมเหลวได้หลากหลาย  กล่าวคือมีหลายสถานะ  (ขณะที่โลหะส่วนใหญ่  ที่เป็นสารบริสุทธิ์  มีจุดหลอมเหลวสูง  กล่าวคือเป็นของแข็งที่  STP  ยกเว้น  ปรอท)
• ด้านชนิดและปริมาณ  อโลหะมีจำนวนชนิดน้อยกว่าคือเพียง  22  ชนิด  (ขณะที่โลหะมีมากกว่า  80  ชนิด)  แต่สสารในโลกมีปริมาณธาตุองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นอโลหะทั้งเปลือกโลก,  บรรยากาศ,  พื้นน้ำ  และสิ่งมีชีวิต  ล้วนมีธาตุองค์ประกอบเกือบทั้งหมดเป็นอโลหะ

สมบัติทางเคมี

• อโลหะแตกตัวในสารละลายให้ประจุลบ
• อโลหะมีคุณสมบัติความวาวและความด้านที่หลากหลาย  (ขณะที่โลหะบริสุทธิ์มีความวาวแบบโลหะ)
• ในการทำปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชัน  อโลหะเป็นตัวออกซิไดซ์ที่ดี  กล่าวคือทำหน้าที่รับอิเล็กตรอน  (ขณะที่โลหะเป็นตัวรีดิวซ์ที่ดี  กล่าวคือทำหน้าที่ให้อิเล็กตรอน)
• ออกไซด์ของอโลหะส่วนใหญ่เป็นกรด
• อโลหะส่วนมากมีวาเลนซ์เพียง  2 อะตอม (diatomic) อโลหะที่เหลือ
  มีวาเลนซ์หลายอะตอม  (polyatomic)  อโลหะที่มีวาเลนซ์  2  อะตอม  
• ไฮโดรเจน  (hydrogen – H)
• คาร์บอน  (carbon – C)
• ไนโตรเจน  (nitrogen – N)
• ออกซิเจน  (oxygen – O)

• 9.  แชลโคเจน  (chalcogens)  คือ  อนุกรมเคมีของธาตุเคมีในหมู่  16  ตารางธาตุ  ซึ่งอยู่ในตระกูลธาตุเดียวกับออกซิเจน  (oxygen family)  มีอีกชื่อหนึ่งว่าหมู่ออกซิเจน
  10.  แฮโลเจน  (halogens)  คือ  อนุกรมเคมีของกลุ่มธาตุในหมู่ 7 ของตารางธาตุแฮโลเจน
  สิ่งที่ทำให้เกิดเกลือ  มาจากคำภาษากรีก  2  คำคือ  halo  แปลว่าเกลือ  และ  gen  แปลว่าสร้าง
  11.  แก๊สมีตระกูล  (noble gases)  หรือเรียกว่า  แก๊สเฉี่อย  (inert gases)  คือ  อนุกรมเคมีของกลุ่มธาตุเคมีในหมู่  8  ของตารางธาตุเดิมเข้าใจว่าไม่ทำปฏิกิริยาเคมีกับธาตุใด  ต่อมานีล บาร์เลตต์  พบว่าสามารถทำปฏิกิริยาเคมีได้บ้าง  แต่ก็ทำปฏิกิริยาได้ยาก  แก๊สมีตระกูลมีแรงแวนเดอร์วาลส์  (แรงดึงดูดระหว่างอะตอม)  น้อยมากจึงทำให้มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำมากเช่นกัน  ดังนั้นจึงมีสถานะเป็นแก๊ส

STP  คืออะไร

STP  หรือ  Standard Temperature and Pressure (อุณหภูมิและความดันมาตรฐาน)  หมายถึง  สภาวะที่อุณหภูมิเท่ากับ  0  องศาเซลเซียส  (273.15 เคลวิน)  และความดันเท่ากับหนึ่งบรรยากาศ  (นิยามไว้เท่ากับ  101.325  กิโลพาสคัล)  ซึ่งเท่ากับอุณหภูมิจุดเยือกแข็งของน้ำ  และความดันบรรยากาศที่ระดับน้ำทะเลโดยประมาณ

สมบัติโดยสรุปของโลหะ-อโลหะ

โลหะ

1.  ส่วนมากอยู่ในสถานะของแข็งยกเว้น  ปรอท  เป็นของเหลว  ณ  อุณหภูมิปกติ

2.  ขัดเป็นมันวาว

3.  ส่วนมากมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง

4.  นำความร้อนและไฟฟ้าได้ดี  แต่เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นโลหะจะนำไฟฟ้าได้น้อยลง

5.  ส่วนใหญ่มีความหนาแน่นสูง

6.  เหนียวดึงเป็นเส้นหรือตีแผ่เป็นแผ่นได้

7.  เคาะเสียงดังกังวาน

8.  มีความโน้มเอียงที่จะเสียอิเล็กตรอนเมื่อรวมตัวกับอโลหะ

9.  ส่วนใหญ่ทำปฏิกิริยากับสารละลายกรดได้ก๊าซไฮโดรเจน 

10. เมื่อทำปฏิกิริยากับก๊าซออกซิเจนได้สารประกอบออกไซด์ที่ละลายน้ำแล้วมีสมบัติเป็นเบส       

อโลหะ

1.  มีทั้งสถานะของแข็ง  ของเหลว  และก๊าซ  ณ  อุณหภูมิปกติ

2.  ขัดไม่เป็นมันวาว

3.  ส่วนมากมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำ

4.  เป็นฉนวนไฟฟ้า ยกเว้นแกรไฟต์

5.  มีความหนาแน่นต่ำ

6.  เปราะดึงเป็นเส้นหรือตีแผ่เป็นแผ่นไม่ได้ 

7.  เคาะไม่มีเสียงดังกังวาน

8.  มีความโน้มเอียงที่จะรับอิเล็กตรอนเมื่อรวมตัวกับโลหะ

9.  ไม่ทำปฏิกิริยากับสารละลายกรด

10.  เมื่อรวมตัวกับก๊าซออกซิเจนจะได้สรประกอบออกไซด์ที่ละลายน้ำแล้วมีสมบัติเป็นกรด

สำหรับธาตุที่เป็นกึ่งโลหะ จะมีสมบัติก้ำกึ่งระหว่างโลหะและอโลหะ  เช่น
นำไฟฟ้าได้เล็กน้อยที่ภาวะปกติเมื่อทำปฏิกิริยากับก๊าซออกซิเจนได้สารประกอบออกไซด์ที่มีสมบัติเป็นได้ทั้งกรดและเบส  เป็นต้น

ตารางที่  1  เปรียบเทียบสมบัติโดยทั่วไปของโลหะ และอโลหะ

สมบัติของธาตุ	โลหะ	อโลหะ
สถานะ	ของแข็ง	มีทั้งสามสถานะ
ความเป็นมันวาว	เป็นมันวาว	ไม่เป็นมันวาว
ความเหนียว – เปราะ	เหนียว	เปราะ
นำไฟฟ้า – ความร้อน	นำ	ไม่นำ
ช่วง mp - bp	กว้าง	แคบ
จุดเดือด จุดหลอมเหลว	สูง	ต่ำ
เคาะ	กังวาน	ไม่กังวาน

หลักการเขียนสัญลักษณ์ของธาตุ

เนื่องจากธาตุมีอยู่หลายชนิด  จอห์น  ดอลตัน  จึงเสนอให้มีการใช้รูปภาพเป็นสัญลักษณ์แทนชื่อธาตุในปีพ.ศ.   2361   นักเคมีชาวสวีเดนชื่อ  จาคอบ  เบอร์ซีเลียส  (Jacob  Berzlius)  เห็นว่าได้มีการค้นพบธาตุใหม่  ๆ  เป็นจำนวนมาก  การใช้รูปภาพไม่สะดวก จึงเสนอให้ใช้ตัวอักษรแทนชื่อธาตุ เพื่อให้สะดวกและมีความเป็นสากลมากขึ้นควรใช้อักษรตัวต้นในภาษาอังกฤษหรือละตินเป็นสัญลักษณ์แทนอะตอมของธาตุ  เพื่อไม่ให้สัญลักษณ์ซ้ำกันให้ใช้อักษรตัวรองหรือตัวถัดไปควบกับอักษรตัวต้นโดยเขียนตัวพิมพ์ใหญ่สำหรับอักษรตัวต้น  และใช้อักษรตัวเล็กสำหรับตัวรอง

ตารางที่ 2 แสดงชื่อธาตุและสัญลักษณ์ของธาตุบางชนิด

ชื่อธาตุ	ชื่อในภาษาอังกฤษ	ชื่อในภาษาละติน	สัญลักษณ์
เหล็ก ตะกั่ว ทองแดง เงิน ดีบุก ปรอท อลูมิเนียม ทองคำ สังกะสี พลวง สารหนู แมงกานีส โซเดียม โพแทสเซียม แคลเซียม คาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน ไฮโดรเจน คลอรีน กำมะถัน ฟอสฟอรัส ไอโอดีน ซิลิกอน	Iron Lead Copper Silver Tin Mercury Aluminum Gold Zinc Antimony Arsenic Manganese Sodium Potassium Calcium Carbon Nitrogen Oxygen Hydrogen Chlorine Sulfur Phosphorus Iodine Silicon	Ferrum Plumbum Cuprum Argentum Stannum Hydragyrum – Aurum – – – – Natrium Kalium – – – – – – – – – -	Fe Pb Cu Ag Sn Hg Al Au Zn Sb As Mn Na K Ca C N O H Cl S P I Si

ธาตุกัมมันตรังสี

ธาตุที่สามารถปล่อยรังสีที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าเรียกว่า  ธาตุกัมมันตรังสี  ส่วนปรากฏการณ์ที่ธาตุแผ่รังสีได้เองอย่างต่อเนื่องเรียกว่า  กัมมันตภาพรังสี  รังสีที่แผ่ออกมาจากสารกัมมันตรังสี  อาจเป็นรังสีแอลฟา  บีตา  หรือแกมมา  ซึ่งมีสมบัติต่าง  ๆ  กันดังนี้

·      รังสีแอลฟา  ความสามารถทะลุทะลวงได้ต่ำเพียงแผ่นกระดาษหนา แผ่นโลหะที่มีความหนาเท่ากับแผ่นอะลูมิเนียมบางๆ

·     รังสีบีตา  มีความสามารถทะลุทะลวงได้มากกว่ารังสีแอลฟา  100  เท่า  สามารถทะลุอะลูมิเนียมที่มีความหนา  1  เซนติเมตร  หรืออากาศที่มีความหนาประมาณ  1  สามารถป้องกันการทะลุทะลวงของรังสีบีตาได้

·      รังสีแกมมา  มีสมบัติเหมือนกันกับรังสรเอกซ์  (รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีพลังงานสูง)  เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากับแสง  มีกำลังทะลุทะลวงได้มากกว่ารังสีบีตา  100  เท่า

ประโยชน์บางประการของสารกัมมันตรังสี

         1.  คาร์บอน- 14  ประโยชน์ช่วยหาอายุของโบราณวัตถุ

         2.  โคบอลท์-60  ประโยชน์รักษาโรคมะเร็ง

         3.  ทองคำ-198  ประโยชน์วินิจฉัยตับ

         4.  ไอโอดีน-125  ประโยชน์หาปริมาณเลือด

         5.  ไอโอดีน-131  ประโยชน์วินิจฉัยอวัยวะ

         6.  ฟอสฟอรัส–32  ประโยชน์รักษาโรคมะเร็ง

         7.  โพแทสเซียม–40  ประโยชน์หาอายุหิน

         8.  ยูเรเนียม–235  ประโยชน์ให้พลังงาน

การใช้กัมมันตภาพรังสีทางเกษตรกรรม

การใช้กัมมันตภาพรังสีทางเกษตรกรรม  เช่น  การใช้ถนอมอาหาร  วิเคราะห์ดิน  เพื่อจำแนกพื้นที่เพาะปลุกให้เหมาะสมกับชนิดของพืช  ศึกษาเกี่ยวกับการผลิตไข่  และน้ำนมสัตว์ช่วยกำจัดแมลงและการกลายพันธุ์ของพืช

1.  การใช้รังสี  รังสีที่นำมาใช้ถนอมอาหาร  คือ  รังสีแกมมา  ซึ่งเป็นรังสีที่มีกำลังทะลุทะลวงสูงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้จากธาตุกัมมันตรังสี  เช่น  โคบอลต์- 60  เนื่องจากรังสีมีกำลังทะลุทะลวงสูง  ห้ามใช้ปริมาณรังสีขนาดพอเหมาะจะสามารถทำลายเชื้อจุลินทรีย์  รวมทั้งเอนไซม์ในอาหารด้วย  และไม่มีผลกระทบต่อผู้บริโภคโดยไม่มีพิษตกค้าง  ผลผลิตทางการเกษตรที่นำไปอาบรังสี ได้แก่  หัวหอมเล็ก  หัวหอมใหญ่  แอปเปิล  มันฝรั่ง  ผลไม้หลายชนิด  ขนาดของรังสีที่ใช้อาบมีหน่วย เรียกว่า  แรด์  (rad)  หรือ  เกร์ย  โดยกำหนดว่า

1  แรด์  เท่ากับพลังงาน  100  เฮิร์ต  ที่ถ่ายโอนให้กับวัตถุ  1  กรัม

100  แรด์  เท่ากับ  1  เกรย์

1000  เกรย์  เท่ากับ  1  กิโลเกรย์

การใช้กัมมันตรังสีทางอุตสาหกรรม

ใช้รังสีแกมมาและรังสีเอกซ์ตรวจสอบรอยเชื่อมของโลหะ  การเชื่อมตัวเรือดำน้ำ  การจัดความหนาของกระดาษการวัดปริมาณซัลเฟอร์ในปิโตรเลียม  เป็นต้น

การป้องกันอันตรายจากกัมมันตภาพรังสี

อันตรายจากกัมมันตภาพรังสี ขึ้นกับปริมาณพลังงานของกัมมันตรังสีต่อมวลที่ถูกรังสี  และสำคัญของส่วนที่ถูกกัมมันตภาพรังสีต่อการดำรงชีวิต  ผู้ที่จะนำกัมมันตภาพรังสีไปใช้ประโยชน์ไม่ว่าในการแพทย์  ทางการเกษตรทางอุตสาหกรรม  ตลอดจนค้นคว้าทางวิทยาศาสตร์ต่าง  ๆ  จะต้องมีความรู้ทางด้านกัมมันตรังสีเป็นอย่างดี  รู้จักวิธีใช้ที่ปลอดภัย  และวิธีป้องกันอันตรายจากกัมมันตภาพรังสีเหล่านั้นด้วย

จะเห็นได้ว่าการแผ่รังสีจะทำให้เกิดธาตุใหม่ได้  หรืออาจเป็นธาตุเดิมแต่จำนวนโปรตอนหรือนิวตรอนอาจไม่เท่ากับธาตุเดิม  และธาตุกัมมันตรังสีแต่ละธาตุมีระยะเวลาในการสลายตัวแตกต่างกันและแผ่รังสีได้แตกต่างกัน  โดยมวลจำนวนหนึ่งของธาตุจะลดลงเหลือครึ่งหนึ่งของมันที่มีอยู่เดิม  เมื่อเวลาผ่านไปเรียกว่า  ครึ่งชีวิตของธาตุ  ครึ่งชีวิตเป็นสมบัติเฉพาะตัวของแต่ละไอโซโทปและสามารถใช้เปรียบเทียบอัตราการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีแต่ละชนิดได้

รังสีที่ทำให้เกิดการแตกของประจุ  ( Ionizing Radiation )

-  รังสีแอลฟาอะตอมใหม่จะมีเลขอะตอมลดลง  2  เลขมวลลดลง  4 อนุภาคแอลฟา
มีอำนาจทะลุทะลวงต่ำเพียงแค่กระดาษอากาศที่หนาประมาณ  2 - 3  cm  น้ำที่หนาขนาดมิลลิเมตร  หรือโลหะบางๆ  ก็สามารถกั้นอนุภาคแอลฟาได้

-  รังสีของอนุภาคโพซิตรอน  มีสมบัติเช่นเดียวกับอนุภาคบีตาต่างกันที่โพซิตรอนมีประจุบวกและไม่เสถียรการแผ่รังสีของอนุภาคโพซิตรอนนิวเคลียสจะมีจำนวนโปรตอนมากกว่านิวตรอน
เมื่อเทียบจากไอโซโทปที่เสถียรของธาตุเดียวกัน

-  รังสีเบต้า  มีสมบัติเหมือนอิเล็กตรอน  คือ  ประจุเป็น –1  มวลเท่ากับมวลของอิเล็กตรอนมีอำนาจทะลุทะลวงสูงกว่ารังสีแอลฟาประมาณ  100  เท่าและมีความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสง

-  รังสีแกมมา  เป็นรังสีที่มีพลังงานสูง  ไม่มีประจุ  ไม่มีมวล  เป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้ามีความเร็วเท่ากับความเร็วแสงและมีอำนาจทะลุทะลวงสูง

ประเภทของปฏิกิริยานิวเคลียร์

การเกิดปฏิกิริยาของธาตุกัมมันตรังสีเรียกว่า  ปฏิกิริยานิวเคลียร์  ซึ่งมี  2  ประเภท  คือ

1.  ปฏิกิริยาฟิวชัน  (Fussion reaction)  คือ  ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่นิวเคลียสของธาตุเบาหลอมรวมกันเข้าเป็นนิวเคลียสที่หนักกว่า  และมีการคายความร้อนออกมาจำนวนมหาศาลและมากกว่าปฏิกิริยาฟิชชันเสียอีก  ปฏิกิริยาฟิวชันที่รู้จักกันดี  คือ  ปฏิกิริยาระเบิดไฮโดรเจน  (Hydrogen bomb)

2.  ปฏิกิริยาฟิชชัน  (Fission reaction)  คือ  ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดขึ้น  เนื่องจากการยิงอนุภาคนิวตรอนเข้าไปยังนิวเคลียสของธาตุหนัก  แล้วทำให้นิวเคลียร์แตกออกเป็นนิวเคลียร์ที่เล็กลงสองส่วนกับให้อนุภาคนิวตรอน  2-3  อนุภาค  และคายพลังงานมหาศาลออกมา  ถ้าไม่สามารถควบคุมปฏิกิริยาได้อาจเกิดการระเบิดอย่างรุนแรงที่เรียกว่า  ลูกระเบิดปรมาณู  (Atomic bomb) เพื่อควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่ไม่ให้เกิดรุนแรง  นักวิทยาศาสตร์จึงได้สร้างเตาปฏิกรณ์ปรมาณู  ซึ่งสามารถนำไปใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าได้

ประโยชน์ของธาตุกัมมันตรังสี

1.  ทำเตาปฏิกรณ์ปรมาณู  ทำโรงงานไฟฟ้าพลังงานปรมาณู  และเรือดำน้ำปรมาณู

2.  ใช้สร้างธาตุใหม่หลังยูเรเนียมสร้างขึ้นโดยยิ่งนิวเคลียสของธาตุหนักด้วยอนุภาคแอลฟา หรือด้วยนิวเคลียสอื่นๆ  ที่ค่อนข้างหนัก  และมีพลังงานสูง

3.  ใช้ศึกษากลไกของปฏิกิริยาเคมี  เช่น  การเกิดปฏิกิริยาของเอสเทอร์

4.  ใช้ในการหาปริมาณวิเคราะห์

5.  ใช้ในการหาอายุของซากสิ่งมีชีวิต  (C – 14)

6.  การรักษาโรค  เช่น  มะเร็ง  (Ra – 226)

7.  ใช้ในการถนอมอาหารให้อยู่ได้นานๆ  ( Co-60)

8.  ใช้ ศึกษาความต้องการปุ๋ยของพืช  และปรับปรุงเมล็ดพันธุ์ที่ต้องการ  (P – 32)

โทษของธาตุกัมมันตรังสี

ถ้าร่างกายได้รับจะทำให้โมเลกุลภายในเซลล์เกิดการเปลี่ยนแปลงไม่สามารถทำงานตามปกติได้ถ้าเป็นเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรมก็จะเกิดการผ่าเหล่าโดยเฉพาะเซลลสืบพันธุ์  เมื่อเข้าไปในร่างกายจะไปสะสมในกระดูกส่วนผลที่ทำให้เกิดความป่วยไข้จากรังสี  เมื่ออวัยวะส่วนใดส่วนหนึ่งของร่างกายได้รับรังสีโมเลกุลของธาตุต่างๆที่ประกอบเป็นเซลล์จะแตกตัว  ทำให้เกิดอาการป่วยไข้และเกิดมะเร็งได้

สารประกอบ  (Compound) 

สารประกอบ  (Compound)  หมายถึง สารที่จัดเป็นสารเนื้อเดียวประเภทสารบริสุทธิ์ที่เกิดจากการรวมตัวกันของธาตุตั้งแต่  2  ชนิดขึ้นไปรวมตัวกันโดยมีปฏิกิริยาเคมีมีอัตราส่วนโดยจำนวนอะตอมและมวลคงที่และสารบริสุทธิ์ที่ได้ไม่แสดงสมบัติของสารเดิมหรือเกิดจากการสลายตัวของสารประกอบบางชนิด

ประโยชน์ของธาตุและสารประกอบในชีวิตประจำวัน

1.  โซเดียมคลอไรด์  ( NaCl )  ใช้ปรุงรสอาหาร  ถนอมอาหาร  เป็นสารตั้งต้นในการผลิตโซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนต  (NaHCO₃)  หรือโซดาทำขนม  โซเดียมคาร์บอเนต  (NaCO₃)  หรือโซดาแอช  โซเดียมไฮดรอกไซด์  (NaOH ) หรือโซดาไฟ  และไฮโดรเจนคลอไรด์  (HCl )  ในต่างประเทศใช้  NaCl  สำหรับละลายน้ำแข็งในหิมะ เป็นสารจำเป็นในร่างกาย  คือ  Na+  เป็นส่วนประกอบของของเหลวในร่างกาย

2.  แคลเซียมคลอไรด์  ( CaCl₂ )  ใช้เป็นสารดูดความชื้นใช้ในเครื่องทำความเย็นในอุตสาหกรรมห้องเย็น  ใช้ทำฝนเทียม

3.  โพแทสเซี่ยมคลอไรด์  ( KCl )  ใช้ทำปุ๋ย

4.  แอมโมเนียมคลอไรด์  ( NH₄Cl )  ใช้เป็นน้ำประสารดีบุก  ใช้เป็นอิเล็กโทรไลต์เซลล์ถ่านไฟฉาย

5.  โซเดียมหรือแคลเซียมคลอเรต  ( NaClO₃ , Ca (ClO₃)₂   ใช้เป็นสารฟอกสีฟอกขาวเยื่อกระดาษใช้ฆ่าแบคทีเรีย  และสาหร่ายในน้ำประปา  และในน้ำสระ

6.  HCl   ใช้กำจัดสนิมเหล็กก่อนที่จะฉาบสารกันสนิม

7.  DDT   ใช้เป็นยาฆ่าแมลง

8. ฟรีออน  หรือสาร  CFC  ใช้ทำความเย็น  เป็นตัวขับดันในกระป๋องสเปรย์

9.  โบรโมคลอโรไดฟลูออโรมีเทน  ( BFC )  เป็นสารที่ใช้ดับเพลิงในรถยนต์  และเครื่องบิน

10.  แคลเซียมคาร์บอเนต  ( CaCO₃ )  พบมากในธรรมชาติเกิดอยู่ในแบบของ  Limestone Marble ชอล์ก  หอย  เปลือกหอยกาบ  และไข่มุก  CaCO₃  ที่บริสุทธิ์จะมีสีขาว  CaCO₃  ที่อยู่ในรูปแบบของ Marble  ใช้ประโยชน์ในการก่อสร้างแต่ถ้าอยู่ในรูป  Limestone  ผสม  Clay  แล้วให้ความร้อนจะให้ซีเมนต์

ที่มา :  (1)https://non9279.wordpress.com/scienc/element-compound/

           (2)http://www.sahavicha.com/UserFiles/Image/TE3.JPG