Mass Spectrum of three isotopes of neon. 27 Mass Spectrum of three isotopes of neon.

(Nuclear Transmutation) 28 Chadwick (1932) ค้นพบนิวตรอนโดยการระดมยิง (bombardment) 11B ด้วยอนุภาค a 11 B + 4 He 2 5 14 N + 1n 7 การแปรธาตุ (Nuclear Transmutation)

11B (a, n) 14N Nuclear Transmutation คือ ปฏิกิริยาที่อนุภาคชน 29 Nuclear Transmutation คือ ปฏิกิริยาที่อนุภาคชน กับนิวเคลียสชนิดหนึ่ง เกิดเป็นนิวเคลียสชนิดอื่น target nucleus product nucleus 11B (a, n) 14N 7 5 ejected particle bombarding particle

สัญลักษณ์นิวเคลียร์ p = 92 mass number (p + n) atomic number (p) 30 สัญลักษณ์นิวเคลียร์ mass number (p + n) X A Z atomic number (p) Uranium -235 p = 92 n = 235 - 92 = 143

ทฤษฎีนิวตรอน - โปรตอน (Neutron - Proton Theory) 31 ทฤษฎีนิวตรอน - โปรตอน (Neutron - Proton Theory) นิวเคลียสประกอบด้วย โปรตอน (ประจุ +1 มวล 1) จำนวนเท่ากับประจุบวกของนิวเคลียส และ นิวตรอน (ประจุ 0 และมวล 1) จำนวนที่ทำให้ มวลทั้งหมดเท่ากับมวลของนิวเคลียส

Particle Charge Mass(amu) Relative Mass 32 Particle Charge Mass(amu) Relative Mass Proton +1 1.0073 1836 Neutron 0 1.0087 1839 Electron -1 5.486 x 10-4 1 amu = atomic mass unit 1 amu = 1.66 x 10-24 g

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ (NUCLEAR REACTIONS) 33 ปฏิกิริยานิวเคลียร์ (NUCLEAR REACTIONS) ปฏิกิริยานิวเคลียร์ ปฏิกิริยาเคมี 1. เกิดธาตุใหม่ 1. ไม่เกิดธาตุใหม่ 2. เกี่ยวข้องกับอนุภาค ในนิวเคลียส (nucleon) 2. เกี่ยวข้องกับ e-วงนอกสุด (valence electron) 3. พลังงานของปฏิกิริยา 3. พลังงานของปฏิกิริยา สูง ต่ำ

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ (NUCLEAR REACTIONS) 34 ปฏิกิริยานิวเคลียร์ (NUCLEAR REACTIONS) ปฏิกิริยานิวเคลียร์ ปฏิกิริยาเคมี 4. อัตราเร็วไม่ขึ้นกับ ความเข้มข้น อุณหภูมิ ความดัน ตัวเร่งปฏิกิริยา 4. อัตราเร็วขึ้นกับ ความ เข้มข้น อุณหภูมิ ความ ดัน ตัวเร่งปฏิกิริยา

เสถียรภาพของนิวเคลียส 35 เสถียรภาพของนิวเคลียส (Nuclear Stability) 1. นิวเคลียสที่มีจำนวนโปรตอน, นิวตรอน หรือ โปรตอน + นิวตรอน เท่ากับ 2, 8, 20, 50, 82 และ 126 จะมีเสถียรภาพสูง p = 2 8 20 38 82 n = 2 8 22 50 126

2, 8, 22, 50, 82 และ 126 เรียกว่า magic numbers 36 2, 8, 22, 50, 82 และ 126 เรียกว่า magic numbers chemical stability เกี่ยวข้องกับการมี 2, 10, 18, 36, 54 และ 86 อิเล็กตรอน

2. นิวเคลียสที่มีจำนวนโปรตอนและนิวตรอนเป็น 37 2. นิวเคลียสที่มีจำนวนโปรตอนและนิวตรอนเป็น เลขคู่ เสถียรกว่า นิวเคลียสที่มีจำนวนโปรตอน และนิวตรอนเป็นเลขคี่ โปรตอน นิวตรอน จำนวนนิวเคลียสที่เสถียร คี่ คี่ 8 คี่ คู่ 50 คู่ คี่ 52 คู่ คู่ 157

3. นิวเคลียสที่มีโปรตอน ณ 84 ไม่เสถียร 38 3. นิวเคลียสที่มีโปรตอน ณ 84 ไม่เสถียร ไอโซโทปของธาตุทั้งหมดเริ่มจาก polonium (Po, Z = 84) เป็นสารกัมมันตรังสี (radioactive) รวมทั้ง technetium (Tc, Z = 43) และ promethium (Pm, Z = 61)

4. เสถียรภาพของนิวเคลียสสัมพันธ์กับ n : p 39 belt of stability

belt of stability บริเวณที่พบนิวเคลียสที่เสถียร เรียกว่า 40 บริเวณที่พบนิวเคลียสที่เสถียร เรียกว่า belt of stability Z ฃ 20 นิวเคลียสที่เสถียรมี n : p = 1 (n = p) Z > 20 นิวเคลียสที่เสถียรมี n : p > 1 (n > p) เมื่อ Z เพิ่มขึ้น n : p ของนิวเคลียสที่เสถียรจะเพิ่มขึ้น เนื่องจากต้องใช้ n มากขึ้นในการต้านแรงผลักระหว่าง p

spontaneous radioactive decay โดยการ 41 นิวเคลียสที่อยู่นอก belt of stability จะเกิด spontaneous radioactive decay โดยการ ปลดปล่อยอนุภาค หรือ รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า Radiation

Particles and Radiation Emitted by Radionuclides 42 Particles and Radiation Emitted by Radionuclides Particles or Type Charge Symbol Radiation He 4 2 a , Alpha Particle, helium nucleus 2+ , e -1 - b Beta Particle, electron 1- g Gamma Electromagnetic radiation 0 n 1 Neutron Particle 0 p , H 1 Proton Particle 1+ , e +1 b Positron Particle 1+

การสลายตัวของนิวเคลียส เหนือ belt of stability 43 การสลายตัวของนิวเคลียส เหนือ belt of stability จำนวน n : p สูงเกินไป เกิดการสลายตัวเพื่อลด n : p 1. Beta Emission n 1 + b -1 1 p Ra 228 88 + b -1 228 89 Ac

สมการนิวเคลียร์ = = ผลรวมของเลขมวล ของสารตั้งต้น ของผลิตภัณฑ์ 44 สมการนิวเคลียร์ ผลรวมของเลขมวล ของสารตั้งต้น = ของผลิตภัณฑ์ ผลรวมของเลขมวล ผลรวมของเลขอะตอม ของสารตั้งต้น = ผลรวมของเลขอะตอม ของผลิตภัณฑ์ Pa 234 91 b + -1 Th 234 90 N 14 7 b + -1 C 14 6

การสลายตัวของนิวเคลียส เหนือ belt of stability 45 การสลายตัวของนิวเคลียส เหนือ belt of stability 2. Neutron Emission I 136 53 n 1 + I 137 53 Lighter isotope N 16 7 n 1 + N 17 7

การสลายตัวของนิวเคลียส 46 การสลายตัวของนิวเคลียส ใต้ belt of stability จำนวน n : p ต่ำเกินไป เกิดการสลายตัวเพื่อเพิ่ม n : p 1. Positron Emission p 1 b + + 1 1 n 38 18 Ar b + + 1 K 38 18 15 8 O + b + 1 15 7 N

การสลายตัวของนิวเคลียส 47 การสลายตัวของนิวเคลียส ใต้ belt of stability 2. Electron Capture (K Capture) e -1 + Ag 106 47 Pd 106 46 e -1 + Ar 37 18 Cl 37 17 e -1 + Na 22 11 Ne 22 10 (3%) Na 22 11 Ne 22 10 b -1 + (97%)

การสลายตัวของนิวเคลียส 48 การสลายตัวของนิวเคลียส ใต้ belt of stability 3. Alpha Emission Pb 204 82 200 80 Hg + a 4 2

การสลายตัวของนิวเคลียส ที่มีเลขอะตอมตั้งแต่ 84 49 การสลายตัวของนิวเคลียส ที่มีเลขอะตอมตั้งแต่ 84 นิวเคลียสที่ Z ณ 84 เป็นสารกัมมันตรังสี (radioactive) อยู่เหนือ belt of stability 1. Alpha Emission Ra 226 88 222 86 Rn a + 4 2 Po 210 84 206 82 Rn a + 4 2

2. Nuclear Fission การสลายตัวของนิวเคลียสที่มีเลขอะตอมตั้งแต่ 84 50 การสลายตัวของนิวเคลียสที่มีเลขอะตอมตั้งแต่ 84 2. Nuclear Fission เป็นกระบวนการที่นิวเคลียสหนัก แตกออกเป็น นิวเคลียสที่เล็กลง 2 ชนิด และ นิวตรอน Nuclear chain reaction

Part of a chain reaction from the fission of U-235. 51 Part of a chain reaction from the fission of U-235.