ไอโซโทป

หนงั สือIsotopesเล่มน้ีจดั ทำข้ึนเพื่อเป็นส่วนหน่ึงของวชิ ำ กำรสร้ำงหนงั สือ อิเลก็ ทรอนิกส์ ช้นั มธั ยมศึกษำปี ที่1เพ่ือใหไ้ ดศ้ ึกษำหำควำมรู้ในเรื่อง Isotopesและได้ ศึกษำอยำ่ งเขำ้ ใจเพื่อเป็นประโยชน์กบั กำรเรียน ผจู้ ดั ทำหวงั วำ่ หนงั สือเล่มน้ีจะเป็นประโยชนก์ บั ผอู้ ่ำน หรือนกั เรียน นกั ศึกษำ ท่ี กำลงั หำขอ้ มลู เร่ืองน้ีอยหู่ ำกมีขอ้ แนะนำหรือขอ้ ผดิ พลำดประกำรใด ผจู้ ดั ทำขอนอ้ ม หนงั สอื วทิ ยาศาสรตับร ไนวแ้ ลาระู ขเอลอภมนยั เี ม้ปำณนสที่นว้นีดหว้ นยงึ่ ของวชิ า การสร างหนงั สอื อิเลก็ ทรอนิกส ซง่ึ ข าพเจ าได รับมอบหมายจากคณุ ครูให จดั ทาํ หนงั สอื เรื่องนขี ้ นึ ้ ตามความสนใจ โดยบรู ณาการกบั วชิ า วทิ ยาศาสตร เนอื ้ หาในหนงั สอื เล มนจี ้ ะ ประกอบไปด วยเรื่องน ารู ทางวทิ ยา ศาสตร อาทิเช น เรื่อง ร างกาย อวยั วะของ เรา หรือแม กระทงั้ เร่ืองของธรรมชาติ สตั ว และสง่ิ ของ ซง่ึ ข าพเจ าได รวบรวมไว ในหนงั สอื เล มนี ้ขอขอบคณุ ครู ปภสั สร ก าเขียว ทใี่ ห แนะนาํ ปรึกษา และเพอ่ื นๆ ที่ช วย ให คาํ แนะนาํ ตลอดจนหนงั สอื เล มนเี ้สร็จลลุ วงไปด วยดี หากผิดพลาดประการใด ก็ขออภยั มา ณ ทน่ี ดี ้ วย ผจู้ ดั ทำ ด.ญ. นพศั กรณ์ ปัญญำคม ม.1/1 ด.ญ. จิดำภำ จดั สวย ม.1/1 ด.ญ. นลธิชำ บุญมำก ม.1/1

เร่ือง หนำ้ ควำมหมำยของไอโซโทป กำรสลำยใหก้ มั มนั ตรังสี 1 กำรจบั ยดึ อิเลก็ ตรอน 2 ไอโซโทปไอโซโทน ไอโซบำร์ 3 กำรนำไอโซโทปมำใชป้ ระโยชน์ทำงกำรแพทย์ 4-5 6-11 แหล่งอำ้ งอิง 12

ไอโซโทป (องั กฤษ: isotope) เป็นควำมแตกต่ำงขององคป์ ระกอบทำงเคมีท่ี เฉพำะเจำะจงของธำตนุ ้นั ซ่ึงจะแตกต่ำงกนั ในจำนวนของนิวตรอน นนั่ คืออะตอม ท้งั หลำยของธำตุชนิดเดียวกนั จะมีจำนวนโปรตอนหรือเลขอะตอมเท่ำกนั แต่มี จำนวนนิวตรอนต่ำงกนั ส่งผลใหเ้ ลขมวล(โปรตอน+นิวตรอน)ต่ำงกนั ดว้ ย และเรียก เป็นไอโซโทปของธำตุน้นั ๆ. ไอโซโทปของธำตุต่ำง ๆ จะมีคุณสมบตั ิทำงเคมีฟิ สิกส์เหมือนกนั ยกเวน้ สมบตั ิของ นิวเคลียสที่เก่ียวกบั มวลอะตอมไม่เหมือนกนั เช่น ยเู รเนียม มี 2 ไอโซโทป คือ ยเู รเนียม-235 เป็นไอโซโทปท่ีแผร่ ังสี และยเู รเนียม-238 เป็นไอโซโทปท่ีไม่แผร่ ังสี

กำรสลำยใหก้ มั มนั ตรงั สี (องั กฤษ: radioactive decay) หรือ กำรสลำยของนิวเคลียส หรือ กมั มนั ตภำพรังสี (องั กฤษ: nuclear decay หรือ radioactivity) เป็นกระบวนกำรท่ี นิวเคลียสของอะตอมที่ไม่เสถียร สูญเสียพลงั งำนจำกกำรปลดปล่อยรังสี วตั ถุใดท่ี ปลดปล่อยรังสีดว้ ยตวั เอง-เช่นอนุภำคแอลฟำ, อนุภำคบีตำ, รังสีแกมมำ และ อิเลก็ ตรอนจำกกระบวนกำรกำรแปลงภำยใน วตั ถุน้นั จะถูกเรียกวำ่ มี \"กมั มนั ตรังสี\"

กำรจบั ยดึ อิเลก็ ตรอน องั กฤษ: Electron capture หรือ Inverse Beta Decay หรือ K- electron capture หรือ K-capture หรือ L-electron capture หรือ L-capture) เป็น กระบวนกำรท่ีนิวเคลียสที่ร่ำรวยโปรตอนของอะตอมที่เป็นกลำงทำงไฟฟ้ ำดูดซบั อิเลก็ ตรอนท่ีอยวู่ งในของอะตอม มกั จะจำกเปลือกอิเลก็ ตรอนท่ีวงรอบ K และวงรอบ L กระบวนกำรน้ีจึงเป็นกำรเปลี่ยนโปรตอนของนิวเคลียสใหเ้ ป็นนิวตรอนและพร้อม กนั น้นั ไดม้ ีกำรปลดปลอ่ ยอิเลก็ ตรอนนิวทริโนออกมำ ตำมสมกำร p + e- → n + Ve สองรูปแบบของกำรจบั ยดึ อิเลก็ ตรอน บน: นิวเคลียสดูดซบั อิเล็กตรอน ล่ำงซำ้ ย: อิเลก็ ตรอนรอบนอกเขำ้ แทนที่อิเลก็ ตรอน \"ที่หำยไป\" รังสี เอก็ ซท์ ี่มีพลงั งำนเทำ่ กบั ควำมแตกตำ่ งระหวำ่ งสองเปลือกอิเล็กตรอนจะถูกปลอ่ ยออกมำ ล่ำงขวำ: ใน Auger effect, พลงั งำนจะถูกปล่อยออกมำ

เม่ืออิเลก็ ตรอนรอบนอกเขำ้ แทนท่ีอิเลก็ ตรอนรอบใน พลงั งำนจะถูกยำ้ ยไปที่อิเลก็ ตรอนรอบนอก อิเล็กตรอนรอบนอกจะถูกดีดออกจำกอะตอม เหลือแคไ่ อออนบวก ไอโซโทป(Isotope)หมำยถึง อะตอมของธำตุชนิดเดียวกนั แต่มีเลขมวลต่ำงกนั หรืออะตอมของ ธำตุท่ีมีเลขอะตอมเท่ำกนั แต่มีจำนวนนิวตรอนต่ำงกนั ตวั อยำ่ งไอโซโทปเช่น ไฮโดรเจนมี 3 ไอโซโทปคือ ไอโซโทน(Isotone)หมำยถึง อะตอมของธำตุต่ำงชนิดกนั มีเลขอะตอมและ เลขมวลต่ำงกนั แต่มี จำนวนนิวตรอนเท่ำกนั ตวั อยำ่ งไอโซโทนเช่น

ไอโซบำร์(Isobar)หมำยถึง อะตอมของธำตุต่ำงชนิดกนั แต่มีเลขมวลเท่ำกนั ตวั อยำ่ งไอโซบำร์เช่น ตำรำงสรุปควำมหมำยของไอโซโทป ไอโซโทน และไอโซบำร์

มีธำตุหลำยชนิดท่ีมีหลำยไอโซโทป ไอโซโทปของธำตุ เป็นอะตอมท่ีมีจำนวนโปรตอน (เลข อะตอม) เท่ำกนั แต่มีจำนวนนิวตรอนต่ำงกนั อิเลก็ ตรอนจะเป็นส่วนท่ีแสดงคุณสมบตั ิทำงเคมี ของอะตอม ในอะตอมท่ีเป็นกลำงจะมีจำนวนอิเลก็ ตรอนเท่ำกบั เลขอะตอม มวลอะตอมเป็น ผลรวมของโปรตอนกบั นิวตรอน ในธรรมชำติมีธำตุท้งั หมด 92 ธำตุ และมไี อโซโทปเสถียร ประมำณ 275 ไอโซโทป ถำ้ ผลิตไอโซโทปข้ึนมำ โดยมีผลรวมของโปรตอนกบั นิวตรอนไม่เหมือนบั ไอโซโทปท่ีมีใน ธรรมชำติ อะตอมน้นั จะไม่เสถียร และเรียกวำ่ ไอโซโทปกมั มนั ตรังสี (radioactive isotope) หรือ ไอโซโทปรังสี (radioisotope) ในธรรมชำติมีไอโซโทปที่ไม่เสถียรเช่นกนั เป็นไอโซโทปที่เกิด จำกกำรสลำยตวั ของ ยเู รเนียมและทอเรียม ไอโซโทปรังสีมีท้งั หมดประมำณ 1800 ไอโซโทป

ปัจจุบนั มีกำรนำไอโซโทปรังสีมำใชป้ ระมำณ 200 ชนิด เกือบท้งั หมดเป็นไอโซโทปที่เกิดจำก กำรผลิตข้ึนมำ ไอโซโทปรังสีสำมำรถผลิตไดห้ ลำยวธิ ี วธิ ีกำรทว่ั ไป คือกำรอำบดว้ ยรังสี นิวตรอน (neutron activation) ในเคร่ืองปฏิกรณ์ปรมำณู (nuclear reactor) เม่ือนิวเคลียสของ อะตอมจบั นิวตรอน จะทำใหอ้ ะตอมน้นั มีนิวตรอนมำกเกินไป (neutron rich) ไอโซโทปรังสี บำงชนิดผลิตดว้ ยไซโคลตรอน (cyclotron) โดยกำรยงิ ดว้ ยโปรตอน ทำใหน้ ิวเคลียสน้นั มี นิวตรอนนอ้ ยเกินไป (proton rich) นิวเคลียสของไอโซโทปรังสีจะกลบั คืนสู่สภำวะเสถียร เมื่อคำยรังสีออกมำ เช่น รังสีอลั ฟำ รังสี บีตำ หรือโพสิตรอน ไอโซโทปรังสีอำจจะคำยอนุภำคเหล่ำน้ีออกมำ โดยอำจจะใหอ้ อกมำพร้อม กบั พลงั งำนในรูปของคล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้ ำ เช่น รังสีแกมมำ กระบวนกำรน้ีเรียกวำ่ กำรสลำยตวั ของกมั มนั ตภำพรังสี (radioactive decay)

ผลิตภณั ฑท์ ี่มีกมั มนั ตภำพรังสีท่ีใชใ้ นทำงกำรแพทยน์ ้ี เรียกวำ่ เภสัชภณั ฑร์ ังสี (radiopharmaceuticals) เวชศำสตร์นิวเคลียร์ ใชร้ ังสีในกำรตรวจสอบกำรทำงำนของอวยั วะใน ร่ำงกำย เพือ่ ใชเ้ ป็นขอ้ มลู ช่วยในกำรวนิ ิจฉยั หรือกำรรักษำผปู้ ่ วย และมีกำรใชใ้ นกระบวนกำร วนิ ิจฉยั โดยทว่ั ไปแลว้ ในปัจจุบนั กำรรักษำโรคบำงอยำ่ งสำมำรถใชว้ ธิ ีกำรรังสีรักษำ โดยเฉพำะ โรคมะเร็ง ทีใชร้ ังสีทำลำยหรือทำใหเ้ ซลลม์ ะเร็งอ่อนแอลง แต่ละปี มีกำรใชเ้ วชศำสตร์นิวเคลียร์ นบั ลำ้ นคร้ัง และมีควำมตอ้ งกำรใชไ้ อโซโทปรังสีเพิม่ ข้ึนอยำ่ งรวดเร็ว

เวชศำสตร์นิวเคลียร์ (NUCLEAR MEDICINE)เวชศำสตร์นิวเคลียร์เป็น กำรแพทยส์ ำขำหน่ึง ที่ใชร้ ังสีในกำรตรวจสอบกำรทำงำนของอวยั วะในร่ำงกำย หรือใชร้ ังสีใน กำรรักษำโรค โดยทวั่ ไปกำรปฏิบตั ิงำนส่วนน้ีจะทำโดยนกั ฟิ สิกส์ เพือ่ ใหเ้ กิดควำมรวดเร็วและ ควำมแม่นยำในกำรไดข้ อ้ มูลมำประกอบกำรวนิ ิจฉยั อำกำรของผปู้ ่ วย อวยั วะหลำยส่วนสำมำรถ ทำใหม้ องเห็นภำพ และตรวจสอบควำมผดิ ปกติไดโ้ ดยง่ำย เช่น ไทรอยด์ กระดูก หวั ใจ ตบั ใน บำงกรณีรังสีสำมำรถใชใ้ นกำรรักษำโรค

กำรวนิ ิจฉยั (DIAGNOSIS)กำรวนิ ิจฉยั ดว้ ยเทคนิคทำงเวชศำสตร์นิวเคลียร์ ใชส้ ำร กมั มนั ตรังสี (radioactive tracers) ที่ใหร้ ังสีแกมมำเขำ้ ไปในร่ำงกำยผปู้ ่ วย โดยทวั่ ไป สำรรังสี เหล่ำน้ีจะเป็นไอโซโทปที่มีอำยสุ ้นั นำไปติดกบั สำรประกอบทำงเคมี ที่สำมำรถเขำ้ ไปใน กระบวนกำรของร่ำงกำย ตรงตำแหน่งที่ตอ้ งกำรได้ กำรนำเขำ้ ไปในร่ำงกำย อำจใชว้ ธิ ีกำรฉีด กำรกิน หรือหำยใจเขำ้ ไป รังสีที่ออกมำจะถูกตรวจจบั ดว้ ย กลอ้ งรังสีแกมมำ (gamma camera) ทำใหส้ ำมำรถมองเห็นอวยั วะดว้ ยมุมต่ำงๆ ไดห้ ลำยมุม กลอ้ งจะสร้ำงภำพจำกแต่ละจุดที่มีรังสี ออกมำ ภำพที่เกิดข้ึนสำมำรถปรับไดด้ ว้ ยคอมพวิ เตอร์ ทำใหแ้ พทยส์ ำมำรถมองเห็นและระบุ ควำมผดิ ปกติได้

รังสีรักษำ (RADIOTHERAPY)เซลลท์ ่ีแบ่งตวั ไดเ้ ร็วจะมีควำมไวและเกิดควำม เสียหำยเม่ือไดร้ ับรังสี ดว้ ยเหตุน้ี กำรฉำยรังสีจึงสำมำรถยบั ย้งั กำรเจริญหรือทำลำยเซลลม์ ะเร็ง ได้ โดยกำรฉำยรังสีจำกภำยนอก สำมำรถใชล้ ำรังสีจำกสำรกมั มนั ตรังสีโคบอลต-์ 60 (cobalt-60) ในประเทศพฒั นำแลว้ มกั จะใชเ้ ครื่องเร่งอนุภำคเชิงเสน้ (linear accelerators) ซ่ึงใหร้ ังสีเอกซ์ พลงั งำนสูงมำกกวำ่ (รังสีเอกซ์และรังสีแกมมำเป็นคลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้ ำเช่นเดียวกนั )

ขอบคุณเรื่องจำก : เรื่อง ไอโซโทป [ออนไลน]์ http://www.nst.or.th/article/article493/article49311.html ขอบคุณเร่ืองจำก : เรื่อง ไอโซโทป [ออนไลน]์ https://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B9%84%E0%B8%AD%E0%B9%82%E0%B8 %8B%E0%B9%82%E0%B8%97%E0%B8%9B