ธาตุกัมมันตรังสี (Radioactive element) คือ ธาตุที่มีนิวเคลียสไม่เสถียร ส่งผลให้เกิดการคายพลังงานออกมาในรูปแบบของรังสีต่างๆ เช่น รังสีแอลฟา รังสีบีตา รังสีแกมมา รังสีเอกซ์ เป็นต้น ธาตุกัมมันตรังสีสามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลักๆ คือ
- ไอโซโทปกัมมันตรังสี (Radioactive isotope) คือ ไอโซโทปของธาตุที่มีมวลอะตอมมากกว่าไอโซโทปที่เสถียร ส่งผลให้นิวเคลียสมีพลังงานมากกว่าและเกิดการคายพลังงานออกมา
- ธาตุกัมมันตรังสีธรรมชาติ (Natural radioactive element) คือ ธาตุกัมมันตรังสีที่พบในธรรมชาติ เช่น ยูเรเนียม ทอเรียม พลูโตเนียม เป็นต้น
การแผ่รังสีของธาตุกัมมันตรังสี
การแผ่รังสีของธาตุกัมมันตรังสีสามารถอธิบายได้ด้วยโมเดลอะตอมของ Rutherford โดยรังสีแอลฟา รังสีบีตา และรังสีแกมมาเกิดจากการสลายตัวของนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสี
- รังสีแอลฟา (Alpha ray) คือ อนุภาคที่มีมวลและประจุไฟฟ้าบวก ประกอบด้วย 2 โปรตอน และ 2 นิวตรอน รังสีแอลฟามีอำนาจทะลุทะลวงต่ำ สามารถถูกหยุดยั้งได้ง่ายๆ ด้วยแผ่นกระดาษหรือผิวหนัง
- รังสีบีตา (Beta ray) คือ อนุภาคที่มีมวลและประจุไฟฟ้าลบ ประกอบด้วยอิเล็กตรอน รังสีบีตามีอำนาจทะลุทะลวงปานกลาง สามารถถูกหยุดยั้งได้ด้วยแผ่นอลูมิเนียมหรือแผ่นโลหะบางๆ
- รังสีแกมมา (Gamma ray) คือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีพลังงานสูง รังสีแกมมามีอำนาจทะลุทะลวงสูง สามารถทะลุผ่านโลหะได้
อันตรายของธาตุกัมมันตรังสี
ธาตุกัมมันตรังสีอาจเป็นอันตรายต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อมได้ เนื่องจากรังสีของธาตุกัมมันตรังสีสามารถทำลายเซลล์และ DNA ของสิ่งมีชีวิตได้ อันตรายของธาตุกัมมันตรังสีมีดังนี้
- การฉายรังสี (Radiation exposure) คือ การได้รับรังสีจากแหล่งกำเนิดรังสีโดยตรง เช่น การฉายรังสีรักษาโรคมะเร็ง
- การปนเปื้อนรังสี (Radioactive contamination) คือ การปนเปื้อนของรังสีในสิ่งแวดล้อม เช่น การปนเปื้อนของรังสีจากอุบัติเหตุนิวเคลียร์
ประโยชน์ของธาตุกัมมันตรังสี
ธาตุกัมมันตรังสีมีประโยชน์มากมาย เช่น
- การวินิจฉัยและรักษาโรค โดยใช้รังสีเพื่อตรวจหาและทำลายเซลล์มะเร็ง
- การผลิตพลังงาน โดยใช้ธาตุกัมมันตรังสีเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า
- การหาอายุของหินและซากดึกดำบรรพ์ โดยใช้หลักการครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสี
- การถ่ายภาพทางการแพทย์ โดยใช้รังสีเอกซ์เพื่อถ่ายภาพอวัยวะภายในร่างกาย
สรุป
ธาตุกัมมันตรังสีเป็นธาตุที่มีอันตรายต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อมได้ แต่ก็มีมีประโยชน์มากมายในทางการแพทย์ อุตสาหกรรม และวิทยาศาสตร์