สอน 4ชม-2-2550

อาจารยโฉมศร ศรวงศ ภาค วชาเคม คณะวทยาศาสตร

มหาวทยาลยขอนแกน

1 ภาคว ชาเคม

คณะว ทยาศาสตร

อ . โฉมศร ศ ร วงศ SC1501-1

เคมนวเคลยร

เคมกบสงแวดลอม



2

เคม น วเคล ยร (3 ชม.) 1. สมบต ของนวเคล ยส2. สารก มม นตร งส ในธรรมชาต3. หลกการแปลงธาตและการทำาน วไคลดกมมนตร งส 4. ประโยชนและการนำาไปใช



3

1. เคม เลม 2 ทบวงมหาวทยาลย2. Chemistry by Raymond Chang3. Introductory Chemistry by Nivaldo J. Tro4. http://chemsci.kku.ac.th/choosak

เอกสารอ างอ ง



4

1. ลกษณะของปฏกร ยานวเคลยร

- ปฏก ร ยาท เก ดข นในนวเคลยสของอะตอม

คำาถาม : ปฏก ร ยาน วเคลยร แตกตาง จากปฏก ร ยาเคม อย างไร ?

-เก ยวข องก บการเปล ยน ระด บพลงงาน

หรอ-เปล ยนจ ำานวนอนภาคของนวเคลยส



5

ปฏก ร ยาทางเคม ปฏ กร ยาน วเคล ยร

- มการ สร างหร อสลายพนธะ ระหว างอะตอม

-เปล ยนจากธาตหนงไปเป นอ ก ธาตหนง หรอจาก isotope หนง ไปอก isotope หนง

- เฉพาะ อ เลกตรอนใน orbital ทจะเก ยวข องก บการสร างหร อ สลายพนธะ

-Involvement of protons, electrons, neutrons and other elementary particles



6

ปฏก ร ยาทางเคม ปฏ กร ยาน วเคล ยร

-มการปลอยหร อด ดกลน พลงงานเพยงเลกน อย

-มการปลอยหร อด ดกลน พลงงานจำานวนมหาศาล

-อตราการเก ดปฏก ร ยาจะขน กบ T, P, ความเข มข น และ ตวเร งปฏก ร ยา

-T, P, ความเข มข น และ ตวเร งปฏก ร ยา จะไมม ผลต ออ ตราการเก ดปฏก ร ยา



7

2. สมบต ของนวเคลยส

- นวเคลยสประกอบดวย โปรตอน (Z) และนวตรอน

( ยกเว น ไฮโดรเจน 1H)1

จำานวนโปรตอน = จำานวนอเล กตรอน

- นวคลออน (A) = จำานวนโปรตอน และ นวตรอน

ในอะตอมทเป นกลาง

XAZ????



8

XAZ

= จ ำานวนอนภาคในนวเคล ยสเลขมวลmass number

เลขอะตอมatomic number= จำานวน โปรตอน (p)

ในอะตอมทเป นกลาง จ ำานวน p = จำานวน e-

= โปรตอน + นวตรอน



9

1H1

2H1

3H1อะตอมทมจำานวนโปรตอนเทากน

ไอโซโทป (isotope)235U92

238U92

13C6

14N7

15O8อะตอมทมจำานวนนวตรอนเทากน

ไอโซโทน (isotone)n = 13 – 6 = 7

n = 14 – 7 = 7

n = 15 – 8 = 7



10

อะตอมทมจำานวนนวคลออนเทากน

ไอโซบาร (isobar)

144Ba56

144La57

144Ce58

144Pr59

144Nd60

อะตอมทมการระบสมบตเฉพาะของนวเคลยส

นวไคลด(Nuclide)



11

2.1 ขนาดของนวเคลยส จากการทดลองเพอหาขนาดของ

นวเคลยส ทำาใหทราบวาปรมาตรของนวเคลยสเปนสดสวนโดยตรงกบจำานวนนวคลออนทงหมดทมอยในนวเคลยส

V α A

เมอ V = ปรมาตร และ A = เลขมวล



12

โดยถอวารปรางของนวเคลยสเปนรปทรงกลมV α R3

เมอ R = รศมของนวเคลยส

ซงทำาใหไดวา

R3 α A

หรอ R α

A1/3และ

เมอ R0 เปนคาคงท (ไดจากการทดลองม คาประมาณ 1.2 – 1.5f)

R = R0A1/3 …(1)



13

สมบต บางอย างของโปรตอนนวตรอนและอ เล กตรอนอนภาค

สญลกษณ

มวลกรม

amu*ประจ**

รศม(cm)โปรต

อนp 1.6725

x 10-24

+e

นวตรอน

n

อเลกตรอน

e-

1.6747 x 10-240.9108 x 10-24

1.0072761.0086650.000549

0

-e

1.45 x 10-131.45 x 10-132.82 x 10-13

*1 amu = 1.66 x 10-24 กรม** ประจ 1 e = 4.8 x 10-10 esu = 1.6 x 10-19 คลอมบ



14

นวเคลยสทม n หรอ p = 2, 8, 20, 50, 82 และ 126

2.2 ร ปร างของนวเคลยส

แตถ าม น วเคล ยสทม จ ำานวน n or p หางจากเลขแมจกมากๆจะม ร ปร างคลายก บล กร กบ

เลขแมจก

magic number

เลขแมจก

magic number

โปรตอนในนวเคลยสจะเกาะกนอยเปนรปทรงกลมและถอวานวเคลยสม

รปทรงกลมดวย ตลอดทงมแรงไฟฟากบอเลกตรอนเหมอนกบประจทวไป

http://www.windows.ucar.edu/tour/link=/sun/Solar_interior/Nuclear_Reactions/Nuclear_forces/nucleus_gif_image.html



15

2.3 แรงนวเคลยร ลกษณะของแรงนวเคลยร- เปนแรงทสงผลไปไดในระยะทางทสนมาก - ไมขนกบประจ นนคอแรงนไมใชแรง

ระหวางประจ จะมผลตอ p-p p-n หรอ n-n เหมอนกน - เปนแรงทมขนาดสง

มาก - เปนไดทงแรงดงดดและแรงผลกคณสมบตอนนก เพอ อธบายวาเหตใดนวเคลยสจงไมหดหายไปถาแรง นวเคลยรจะมผลเปนแรงดงดดแตอยางเดยว

n



16

2.4 เสถ ยรภาพของนวเคลยส

การทธาตแตละธาตมจำานวนโปรตอน เทากนและจำานวนนวตรอนตางๆ กน

แสดงวาธาตหรอนวเคลยสนนมหลาย ชนด หรออาจกลาวไดวามหลาย

ไอโซโทป มทงทเสถยรและไมเสถยร “ไอโซโทปทไมเสถยรจะเรยกวา นวไคลด

กมมนตรงส” (Radio nuclide) หรอ“ ” ไอโซโทปกมมนตรงส(Radioisotope)



17

ธาตกมมนตรงสเหลานจะแผรงส ตลอดเวลา เพราะนวเคลยสของธาตไม

เสถยรเนองจากมพลงงานสวนเกนอย ภายใน ดงนนจงจำาเปนตองถายเท

พลงงานสวนเกนนออกไปเพอใหนวเคลยสเสถยรทสดพลงงานสวนเกนทปลอยออกมาจะ

อยในรปอนภาคหรอรงสตางๆ เชน อนภาคแอลฟา อนภาคเบตา รงส

แกมมา



18

Stable nucleus: - สำาหร บธาต ท Z นอย

n/p = 1 - สำาหร บธาต

ท Z มาก n/p > 1ทำาไมถงเกดการเบยงเบน

จากเสนเสถยรภาพ???……………

ความสมพนธระหวาง# p กบ # n ของ Stable nuclide



19

เสถยรภาพของนวเคลยสจะมความสมพนธกบทงจำานวนโปรตอนและจำานวนนวตรอน ดงน1. จำานวนนวตรอน มากกวา

จำานวนโปรตอนนวไคลดจะสลายอนภาคเบตา (β-) เพอลดอตราสวน n/p ใหนอยลง2. จำานวนนวตรอน นอยกวา

จำานวนโปรตอนนวไคลดจะสลายอนภาคเบตา (β+) หรอกระบวนการจบยด

อเลกตรอนเพอเพมอตราสวนn/p ใหสงขน



20

สำาหรบธาตหนกทสงกวา ตะกว เชน 209Bi มอตราสวน n/p สง

มากและแรงผลกทเกดจากโปรตอน ภายในนวเคลยสเพมขน ดงนนธาต

พวกนจะลดจำานวนโปรตอนลงโดย สลายตวใหอนภาคแอลฟา ทำาให

นวเคลยสใหมทเกดขนมเลขอะตอม ลดลง 2 และเลขมวลลดลง 4



21

#p และ n ทเปนจำานวนคหรอคในนวเคลยสมผลตอเสถยรภาพของนวเคลยสดงนจำานวนโปรตอน

จำานวนนวตรอน

จำานวนนวไคลดเสถยรค ค 201

ค ค 69ค ค 61

ค ค 4



22

2.5 มวลนวเคล ยสและพลงงานยดเหนยว

พลงงานทใชในการแยก proton ออกจาก neutron ในนวเคลยสพบวามวลของนวเคลยสมคาพบวามวลของนวเคลยสมคานอยกวาผลรวมผลรวม

ของมวลนวคลออน ของมวลนวคลออนมวลทตางกนเรยกวา มวลพรอง (mass

defect) ใชสำาหรบคำานวณหาพลงงานยดเหนยวของนวเคลยส

ΔΔE = (E = (ΔΔm)cm)c22ΔE = พลงงานยดเหนยวของนวเคลยสΔm = มวลพรอง = มวลนวเคลยส - มวลนวคลออนc = ความเรวแสง = 3 x 108 m/s

http://cs.alfred.edu/~boersma/images/ein2.jpg



23

นวคลออน = 9 protons + 10 neutrons

มวลนวคลออน = (9 x 1.007825) + (10 x 1.008665) amu

= 19.15708 amu

มวลพรอง = มวลนวเคลยสมวล - นวคลออน= 18.9984 –19.15708amu= -0.1587 amu

มวลของนวเคล ยสมค า นอยกว า มวลของนวคล ออน

ทมมวลเทากบ18.9984 amuจงหามวลพรองของ199Fวธทำา



24

นำาหนกท หายไป จะเปล ยนเปนพลงงานความร อน (Relativity Theory)ดงน นการสงเคราะห เป นปฏก ร ยา คายความร อน (exothermic) 19F

9Δm = 18.9984 – 19.15708 = - 0.1587 amuΔE = - 0.1587 amu x (3 x 108 m/s)2

= -1.43 x 1016

amu m2/s2

= - 2.37 x 10-11 J พลงงานทตองใชในการสลาย

นวเคลยสใหเปน n และ p

1 amu =1.644 x 10-

27 kg

1J = 1kgm2s-2



25

- พลงงานยดเหนยว (ΔE) จะบอกถงเสถยรภาพของนวเคลยส- หากตองการเปรยบเทยบ ΔE ของแตละ nuclei ทมจำานวน nucleonไมเทากน จะทำาอยางไร ?

= 1.25 x 10-12 J/nucleon

พลงงานยดเหนยวต อน วคล ออน = 2.37 x 10-11 J19 nucleon



26

ใช ΔE/nucleon ระบ เสถ ยรภาพของนวเคลยสได ดงน น หากธาตม ΔE/nucleon สง น วเคลยสก จะม

เสถ ยรภาพสง ยากแกการทำาลาย

ΔE α Δm ดงน นหาก ΔE สง Δm กส งตามดวย แสดงว าน วเคลยสทเสถ ยร จะย ดเกาะเป นกล มได ด

และมการส ญเส ย มวลของนวเคลยส มาก

นนค อม มวลตอน วคลออนนอย



27

มความเสถ ยรนอย มแนวโนมท จะเปล ยนเป นธาต ท เสถ ยรมากกว า โดยเก ดปฏก ร ยาหลอมตว (fusion)

ธาตหนกท เสถ ยรนอย มแนวโนมท จะเก ดปฏก ร ยาแตกตว (fission)

คาส งส ดท mass ≈ 60 (เสถ ยรส ง , กลม 8B, 8-10 )



28

3. สารก มม นตร งส ในธรรมชาต

3.1 อนกรม ยเรเนยม

ธาตทพบในธรรมชาตทมเลขอะตอม(Z) สงกวา 83 ลวนเปนนวไคลดกมมนตรงสทงสน

U-238 →→→→Pb-206- สลายตว 14 ขน

- ใหอนภาคเบตา 6 ครง- ใหอนภาคแอลฟา 8 ครง

- นวไคลดทกตวในอนกรมนมเลขมวล = 4n+2



29

3.2 อนกรม ทอเรยมTh-232

→→→→Pb-208- สลายตว10 ขน- ใหอนภาคเบตา 4 ครง

- ใหอนภาคแอลฟา 6 ครง- นวไคลดทกตวในอนกรมนมเลขมวล = 4n



30

3.3 อนกรม แอกทเนยม

U-235 →→→→Pb-207- สลายตว 14

ขน- ใหอนภาคเบตา 6 ครง- ใหอนภาคแอลฟา 8 ครง

- นวไคลดทกตวในอนกรมนมเลขมวล = 4n+3



31

4. จลนศาสตร ของการสลายตวก มม นตร งส (decay kinetics)

การสลายตวของธาตกมมนตรงสเปน ปฏกรยา อนดบหนง ถาม N นวไคลด

กมมนตรงสและอตราการสลายตวคอd[N]

dt− จะได

วา

เมอ = คาคงทของการแตกสลาย

d[N]=λ[N]

dt− ....

(2)

อนทเกรตสมการท2 จะได



32

d[N]λ dt

[N]− =∫ ∫

ให [N]0 คอ จำานวนนวไคลด กมมนตรงสทเวลา t = 0[N]t คอ จำานวนนวไคลด กมมนตรงสเวลาท t = t

ln[N]λt+C− = …(3)

จากสมการท3 จะได t

0

[N]lnλt

[N]− =

...(4)t 0ln[N] ln[N]λt= −



33

take log สมการท 5 และจดรปสมการจะไดวา

t 0

λlog[N] log[N] t

2.303= − …

(6) สมการท 6 เมอพลอตระหวาง logNt กบ t จะ

ไดกราฟเสนตรงทมความชนเทากบ (-λ/2.303) การแตกสลายตวของนวไคลดมกระบในเทอมของครงชวต (t1/2) ซงหมายถงระยะเวลาทนวไคลดกมมนตรงสแตกสลายตวจน

เหลอครงหนงของปรมาณเรมตน

-λtt 0[N] [N] e= ...

(5)



34

แสดงวา [N]t ทเวลาครงชวตจะมคา เทากบ [N]0/2 แทนคา [N]t ในสมการท 4 ดวย

[N]0/2 จะไดวา0

1/ 20

[N] /2lnλt

[N]− =

1/2

1lnλt

2− =

1/2

ln 2 0.693t = =

λ λ



35

จลนศาสตร ของการสลายตวของธาตก มม นตร งส [N

]t

ln [

N]t

-λtt 0[N] [N] e= t 0ln[N] ln[N]λt= −

At = A0 e- λt

ในทางปฏบต มกคด อตราการสลายตว ใน เทอมของ activity (A)



36

ถาเร มต นม Sr-90 อย 2.0 กรมเม อ เวลาผานไป 4 ป จะเหล ออย 0.50

กรม1. จงหาคร งช ว ตของ Sr-902. จงหาปร มาณของ Sr-90 หลง

จากเวลาผานไป 8 ป

λ= 0.346 ป-1

ตวอย าง

t

0

Nlnλt

N− =ว ธ

ท ำาN0 = 2.0 g, Nt = 0.50 g, t = 4 ป0.50

ln 4(λ)2.0

− =

1/2

0.693 0.693t

0.346= =

λ

t1/2 = 2 ป



37

ถาเร มต นม Sr-90 อย 2.0 กรมเม อเวลา ผานไป 4 ป จะเหล ออย 0.50กรม

2. ปรมาณของ Sr-90 หลงจากเวลาผาน ไป 8 ป

นนคอหล งจากเวลาผานไป 8 ปปร มาณของ Sr-90 จะเหล ออย 0.063 กรม

t

0

Nlnλt

N− =

tNln 0.346 8 2.768

2− = × =

Nt = 0.063 กรม



38

ตอบ 2233 ป

กอนหนกอนหนงม Pb-206 ปรมาณ 0.257 กรมตอ U-238 1 กรม ถาครงชวตของ U-238 ทสลายตวไปเปน Pb-206 คอ 4.5 x 109 ป

จงหาอายของกอนหนน

นำาหนกของ U-238 เร มต น = 1 + [238 x (0.257/206)] gตอบ 1.7 x 109 years

วตถโบราณชนหนงมกมมนตภาพ (activity) ของ 14C เทากบ11.6 หนวยตอวนาท ถาวตถชนนเรมตนมกมมนตภาพเทากบ15.2 หนวยตอวนาท และครงชวตของ 14C เทากบ 5715 ป

จงหาอายของวตถโบราณชนน



39

4. กมม นตภาพรงส

วธการแตกสลายและการแผรงสม3 ประเภท ดงน4.1 การแผรงสของอนภาคแอลฟา4.2 การแผรงสของอนภาคเบตา(β-) โพสตรอน (β+) และการจบ

ยดอเลกตรอน (E.C.)4.3 การแผรงสแกมมา



40

n/p too large

beta decay

X

n/p too small

positron decay or electron capture

Y



41

พฤตกรรมการเบ ยงเบนในสนามไฟฟาของอนภาคกมม นตร งส



42

เลขอะตอม (Z) = จำานวนโปรตรอนทอยในนวเคลยสเลขมวล (A) = จำานวนโปรตอน + จำานวนนวตรอน

= เลขอะตอม (Z) + จำานวนนวตรอน

A

Z

1p11H1or

proton1n0

neutron0e-1

0β-1or

electron0e+1

0β+1or

positron4He2

4α2or

α particle

1

1

1

0

0

-1

0

+1

4

2

เลขมวล เลขอะตอม สญลกษณธาตA

Z X



43

การทำาสมดลสมการนวเคลยร

1.กฏอนรกษเลขมวล (A) ผลรวมของจำานวนโปรตอนและนวตรอนในสารผลตภณฑเทากบผลรวมของจำานวนโปรตอนและนวตรอนในสารตงตน1n0U235

92 + Cs13855 Rb96

371n0+ + 2

235 + 1 = 138 + 96 + 2x1

2.กฎอนรกษเลขอะตอม (Z)ผลรวมของจำานวนโปรตอนในสารผลตภณฑเทากบผลรวมของจำานวนโปรตอนในสารตงตน1n0U235

92 + Cs13855 Rb96

371n0+ + 2

92 + 0 = 55 + 37 + 2x0



44

212Po สลายตวใหอนภาคแอลฟา จงเขยนสมการเพออธบายการสลายตวของสารดงกลาว 4He2

4α2oralpha particle -

212Po 4He + AX84 2 Z

212 = 4 + A A = 208

84 = 2 + Z Z = 82

212Po 4He + 208Pb84 2 82



45

Nuclear Stability and Radioactive Decay

การสลายอนภาคเบตา14C 14N + 0β + ν6 7 -1

40K 40Ca + 0β + ν19 20 -1

1n 1p + 0β + ν0 1 -1

จำานวนนวตรอนลดลง 1จำานวนโปรตอนเพมขน1

การสลายอนภาคโพสตรอน11C 11B + 0β + ν6 5 +1

38K 38Ar + 0β + ν19 18 +1

1p 1n + 0β + ν1 0 +1

ν and ν have A = 0 and Z = 0

จำานวนนวตรอนเพมขน 1จำานวนโปรตอนลดลง1



46

การเกดอเลคตรอนแคพเจอร

Nuclear Stability and Radioactive Decay

37Ar + 0e 37Cl + ν18 17-1

55Fe + 0e 55Mn + ν26 25-1

1p + 0e 1n + ν1 0-1

การสลายอนภาคแอลฟา

212Po 4He + 208Pb84 2 82

จำานวนนวตรอน เพมขน 1จำานวนโปรตอน

ลดลง 1

จำานวนนวตรอน ลดลง 2จำานวนโปรตอน ลดลง 2



47

ตารางสรปการแผรงสของธาตกมมนตรงส

กมมนตภาพรงส

การเปลยนแปลงในนวเคลยสช

นดเลขมวล (A)

ประจα 4 +2

β 0 -1β 0 +1

E.C.

- -

γ 0 0

เลขมวล (A)

เลขอะตอม ก (Z) ลดลง 4 ลดลง 2

ไมเปลยน

เพมขน 1

ลดลง 1 ลดลง 1

ไมเปลยน

ไมเปลยนไมเปลยนไมเปลยน



48

อำานาจการทะลทะลวง (Penetrating power)

สญลกษณส ญล กษณ αα ββ γγมวลมวล (amu)(amu) 44 1/20001/2000 00

ประจ ประจ +2+2 -1-1 00

ความเร วความเร ว slowslow fastfastvery fast very fast (speed of (speed of

light)light)

Ionizing Ionizing abilityability highhigh mediummedium 00

อำานาจทะลอ ำานาจทะลทะลวงทะลวง lowlow mediummedium highhigh

www.darvill.clara.net/nucrad



49

β : shield with low Z absorber (Al, Acrylic plastics) เพอปองกนการปลอยรงส X-ray เมอ e- เคลอนทไดชาลง

γ : shield with high Z and density material (Pb, Fe, concrete)

n : shield with low Z (hydrogeneous) material เชน นำา, พาราฟน, พลาสตก, คอนกรต

ตวอย างว สด ท ใช สามารถกนร งส α : not an external hazard- no shield

http://www.geocities.com/muldoon432/wpe18.jpg



50

4.1 การสลายกมมนตภาพรงส (Radioactivity Decay)

ปฏกรยานวเคลยร ม 2 ลกษณะ

14N + 1n (from the sun) 7 0

14C + 1H6 1

4.2 การแปรนวเคลยร (Nuclear Transmutation) Bombardment of stable nuclei by neutron, proton or other nuclei

4. ปฏก ร ยาน วเคลยร (nuclear reaction)



51

นวเคลยสสามารถเปลยนแปลงไดเมอถกยง

ดวยอนภาคบางชนด (n, p, e หรอ นวเคลยสอนๆ)

เรยกกระบวนการนวา การแปรนวเคลยร

การแปรนวเคล ยร Nuclear Transmutation

pBen B

nAl pMg

HeHe pLi

Sin) ,( Mgn Si HeMg

11

104

10

105

10

2713

11

2612

42

42

11

73

2714

2412

10

2714

42

2412

+→+

+→+

+→+

+→+ α



52

Fe (d, α) Mn5626

5425

Fe + 5626

5425H 2

1 He + 42 Mn

อนรกษเลขมวล คอ ผลรวมของเลขมวลของ สารผลตภณฑเทากบ ผลรวมของเลข

มวลของสารตงตน อนรกษเลขอะตอมคอ ผลรวมของเลขอะตอมของสารผลตภณฑ เทากบผลรวมของเลขอะตอมของสารตงตน

ตวอย างการเข ยนสมการปฏก ร ยาน วเคลยร



53

การแปรนวเคลยส : เพ อให ปฏ ก ร ยาเก ดได จะต องม การเร งอน ภาคใหม พล งงานมากพอ

- ใชสนามแมเหล ก และการสลบขว +,- เพ อช วยเพ มพล งงานจลนของอนภาค- สามารถออกแบบใหความเร วของอนภาคสงส ด ก อนชน nucleus ≈ 90% ของความเร วแสง

ซนโครตรอน (synchrotron)



54

4. ปฏก ร ยาฟสช นและฟวช น



55

4.1 ปฏก ร ยาฟสช น- แยกนวเคล ยส

U-235

3 n มกเกดกบนวเคลยสของธาตหนก (A >

200 ) จะแตกออกเปนนวเคลยสเลกๆ ทม มวลปานกลาง และ นวตรอน อยางนอย 1 ตว

( สามารถเกดปฏกรยาลกโซตอได หากม นวตรอน มากพอ)

กระบวนการนคายพลงงานเปนปรมาณมหาศาล



56

> 30 elements founded



57

4.2 ปฏก ร ยาฟวชน - หลอมนวเคลยส

ขอด 1) แหลงพลงงานใหม 2) ไดพลงงานจำานวนมหาศาล3) ไมกอใหเกดมลพษตอสงแวดลอม

เพอลดแรงผลกระหวาง nuclei ปฏกรยาfusion ตองเกดท T สง

อาจเรยกปฏกรยา fusion วาthermonuclear reaction2 3 4 1

1 1 2 0H H He n+ → +



58

5. ประโยชนของไอโซโทป

เป น Tracer ใชทางการเกษตร

ใชทางอ ตสาหกรรม ใชทางการแพทย

ใช S-35 ตดตาม[O-S-O-S-O]2-

[O-S-S]2-

O

O

-ศกษาโครงสรางทางเคม

S2O32-

-ดกลไกการเก ดปฏก ร ยา

2612614

2214 6OOHC O6HCO6 +→+

5959

4.3 การสงเคราะหธาต ก มม นตร งส

Irene Juriot-Curie and Federic JuliotNobel Laureates, Chemistry 1935

Synthesis of 1st Artificial

Radioactivity, Phosphorus-30

Al +2713 He 4

2 P +3015 n 1

0



60

www.webelements.com, www-cms.llnl.gov111Rg



61

Super heavy elements: Z > 92

www-cms.llnl.gov (chemistry and material science, lawrence livermore national laboratory)

α-decay

283113Uut

A cyclotron is a particle accelerator

24395Am + 48

20Ca 287115Uup + 4 1n

24395Am + 48

20Ca 288115Uup + 3 1n

Jan 2004, russia/USA

http://www-cms.llnl.gov/e113_115/download_images/3_atom_pre_collision.jpg

http://www-cms.llnl.gov/e113_115/download_images/4_atom_collision.jpg

http://www-cms.llnl.gov/e113_115/download_images/5_atom_with_alpha.jpg

http://www-cms.llnl.gov/e113_115/download_images/6_atom_split_final.jpg



62

111Rg คนพบป 1994 ท Damstadt, Germany

Uuu unununium 209Bi (64Ni, n) 272Rg

112Uub คนพบป 1996 ท Damstadt, Germany

ununbium 208Pb (70Zn, n) 277Uub113Uut คนพบป 2004 ท Russia/USA, Japan ununtrium, Japonium 208Bi (70Zn, …) 278X ?114Uuq คนพบป 1999 ท Russia

ununquadium 224Pu (48Ca, 4n) 288Uuq



63

115Uup คนพบป 2004 ท Russia/USA

ununpentium, 287Uup, 288Uup 116Uuh คนพบป 2000 ท Russia

ununhexium 248Cm (48Ca, 4n) 292Uuh117Uus ยงไม ม การค นพบ

ununseptium

118Uuo ยงไม ม การค นพบ

ununoctium 208Pb (86Kr, n) 293Uuq

1999can not reproduce



64

ใชในทางการแพทยNa-24 ( คายร งส เบตา) ฉดเขาไปใน

เสนเล อด ทดสอบการอ ดต นของ เสนเล อด

(ตดตามการไหลเว ยนของเกล อในกระแสเล อด)

NaI-131 ( คายร งส เบตา) ทดสอบ การทำางานของตอมไทรอยด

( ตดตามการดดซบของ 131I ในตอมไทรอยด)

I-123 ( คายร งส แกมมา) สร างภาพimage สมอง

Tc-99m ( คายร งส แกมมา) สร าง ภาพ image หวใจ ต บ ปอด



65

Figure B

PET and brain activity.

normal Alzheimer’s

Figure A

The use of radio isotopes to image the thyroid

gland.

asymmetric scan indicates disease

normal



66

Co-60 ( คายร งส β และ γ)

1. การปร บปร งพ นธ พ ช โดยการกลายพนธ (Mutation Breeding) เชน

พนธ ข าว ถ วเหล อง เก กฮวย คาร เนช น เบญจมาศ และกลวยหอมทอง

ตวเลขพรายนำาใน นาฬกา (Ra + ZnS)

-เกดประกายวาบ (Scintillation) เนองจากอนภาค

แอลฟาทปลอยออกจากRa ไปชนกบ ZnS

ทางการเกษตร



67

3. การถนอมอาหาร (Food Preservation) โดยการฉายรงส เชน ยบยงการงอก ชะลอการสก ชะลอการบาน ทำาลายพยาธ ลดแบคทเรย

และเชอรา ควบคมแมลง

2. การกำาจดแมลงศตรพช โดยทำาหมน(Sterile Insect Technique)

เชน แมลงวนผลไมบนดอยอางขางเชยงใหม

ทางอ ตสาหกรรม1. การวดระดบ เชน โรงงานทอผา, โรงงานพลาสตก, โรงงานปนซเมนต, 2. การวดความหนา เชน โรงงานโลหะ เชน แผนเหลก, ทองแดง, นกเกล3. การวดความหนาแนน เชน โรงงานพลาสตก, โรงงานกระเบอง4. การสำารวจหลมเจาะ เพอเสาะหาแหลงแร5. การฉายรงสเวชภณฑ เชน เขมฉดยา, ถงมอ, ชดผาตด และยารกษาโรค



68

การตรวจว ดร งส โดยใชไกเกอร เคาเตอร (geiger counter)



69

เคมกบสงแวดลอมคอ อะไร ???ทำาไมตองเรยนเรองน ดวยละ ???เรยนเกยวกบอะไรและเรยน

แลวไดอะไร ???

เคมก บส ง แวดลอม 1 ชม .



70

การศกษาวชาเคมเกยวกบสงแวดลอมจะกลาวถง- ปรากฏการณหรอการเปลยนแปลง

ทางเคมท เกดขนในสงแวดลอม

- การนำาความรทางเคมไปใชประโยชนในการ ปองกน ปรบปรงและแกไขสงแวดลอมใหมคณภาพดขนจำาเปนตองเรยนเพราะจะทำาใหเรา

ไดมความร ความเขาใจเกยวกบสงแวดลอมและความสมพนธระหวางสงม

ชวตกบสงแวดลอม ตลอดทงเพอใหเรามความสามารถในการดำารงชวตไดอยางมความสข



71

สาเหตของปญหาสง แวดลอมม 3 ประการ1. การเพมขนของ

ประชากร2. การนำาเทคโนโลยตางๆมาใชงาน3. การดำาเนนชวตและพฤตกรรมของมนษย

สงเหลานไดนำาภยมหนตดานสงแวดลอมมาสสงคมโลก



72

มลพษและสารมลพษ“ ” มลพษ (Pollution) หมายถง พษทเกด

จากความมวหมองหรอความสกปรกซงกอให เกดความเสยหายกบสงแวดลอม หรอเปนพษ

ตอสงมชวต และสารทกอมลพษเรยกวา “สาร” มลพษ (Pollutant)

การเกดภาวะมลพษ- มลพษทางนำา เกดจากกากของเสย

อนทรย ฯลฯ- มลพษทางอากาศเกดจากการทมแกส พษในอากาศ ฯลฯ- มลพษทางเกษตรเกดจากสารพษทใช

ในการเกษตรกรรม- มลพษทางเสยง เกดจากเสยงทดงมากจนนารำาคาญ- มลพษทางอณหภม



73

ปญหาสงแวดล อมทตองใหความสนใจOh!! my’s

Buddha



74

โลกร อนโลกร อนสถานการณ

อณหภมสงขน คลนความรอนรนแรงขน ภยแลง นำาทวม พาย ฤดกาลแปรปรวน นำา

แขงขวโลกละลาย ระดบนำาทะเลสงขน ฯปญหา

กาซเรอนกระจกในบรรยากาศเพมมากขนทางออก

ปรบตว (Adaptation) ใหอยไดในสภาพภมอากาศทเปลยนแปลง

ลดสาเหตของปญหา (Mitigation) - ลดการปลดปลอยกาซเรอนกระจก



75

บรรยากาศ

คาร บอนไดออกไซดมเทน

ไนตรสออกไซดไอนำา

ความร อนแสง

โลกร อนกาซเร อนกระจกใน

บรรยากาศ เพ มข น : CO2, CH4,

N2OGreenhouse effects

((ปรากฎการณปรากฎการณเร อนกระจกเร อนกระจก ))Global warming((โลกร อนโลกร อน ))

Climate change((การเปล ยนแปลงการเปล ยนแปลงสภาพภมอากาศสภาพภมอากาศ ))



76

อณหภม เฉล ยของโลกเพมข นเร วกว าในอดต

100 0.074±0.018

50 0.128±0.026

ปท ร อนทสด 12 ป ตงแต 1850):

1998,2005,2003,2002,2004,2006,

2001,1997,1995,1999,1990,2000

ชวงเวลา อตรา

ป /ทศวรรษ

สร ปจากการประชม IPCC ท ปาร ส ม .ค . 2550



77

ว นร อน ๆ และคลนความร อนเพมข น อณหภมสงสดเพ มสงข น

อณหภมต ำาสดและว นเย น ๆ ลดลง

อณหภม เฉล ยส งข นอ ณหภม เด มอ ณหภม ในอนาคต

เย น

ร อน

เฉลย

ความ

เปนไป

ได



78

1993 2000

IUCN

เหต การณท เก ดข นแลว• นำาแขงท ปกคล มยอดเขา

ลดลง Mt.Kilimanjaro ,

Tanzania



79

•นำาแข งละลายทแอนตาร คต กา

ภาพจาก ภาพจากNASANASA

ชวย!! ดวยหม!!ดวยกลบบานไม

ได



80

• การใชพล งงานฟอสซล ( นำามน ถ านหน) กาซคาร บอนไดออกไซด

• การสญเสยพ นท ปาไม กาซคาร บอนไดออกไซด

• การทำานาขาว กาซมเทน• การเล ยงปศ ส ตว กาซมเทน • การบ ำาบดของเสย กาซมเทน • การใชป ยในโตรเจน กาซไนตร สออกไซด

กจกรรมของมนษย ท ำาให ก าซเร อนกระจกในบรรยากาศเพมข น

สาเหตของโลกร อน



81

ครงส ดท ายทข วโลกอ นกว าปจจ บน เม อ 125,000 ปในอดต น ำาแข งท ข ว

โลกลดลง นำาทะเลสงกว าปจจ บ น 4 – 6 เมตร

บรรณภมอากาศ(Paleoclimatic)

Paris 2007, summary

การคาดคะเนระด บน ำาทะเลในอนาคต อณหภม ท สงเก นกว าย คอ ตสาหกรรม 1.9 -

4.6°C จะย งคงด ำารงอย อกน บร อยป และใน ทสดเม อน ำาแข งกร นแลนดละลายหมด จะ

ทำาให น ำาทะเลสงข น 7 เมตร เชนเด ยวก บท เก ดข นเม อ 125,000 ปในอดต



82

มลคาความสญเสยเนองจากภยพบตทสบเนองจากภม อากาศของโลกใน 5 ทศวรรษทผานมา เพมขนถง 10

เทา จาก 4 เปน 40 พนลาน $US โดยจำานวนภยพบตท เพมขนจาก 13 ครง/ ทศวรรษแรก เปน 72

ครง/ ทศวรรษทาย

ภยพบต และความเสยหายเน องจากภม อากาศ เพ มข นใน 5 ทศวรรษทผานมาของโลก

สญเส ยทางเศรษฐกจ

จ ำานวนภยพบต

สญเส ยทางการประกน

เฉล ยของทศวรรษ



83

• การใชพล งงานฟอสซล ( นำามน ถ านหน) กาซ

คาร บอนไดออกไซด• การสญเสยพ นท ปาไม กาซ

คาร บอนไดออกไซด• การทำานาขาว กาซมเทน• การเล ยงปศ ส ตว กาซมเทน • การบ ำาบดของเสย กาซมเทน • การใชป ยในโตรเจน กาซไน

ตร สออกไซด

ก จกรรมของมนษย ท ำาให ก าซเร อนกระจกในบรรยากาศเพม

ข น

สาเหตของโลกร อน



84

CO

2 C

on

cen

trat

ion

(p

pm

v)

(BP 1950)

อนาคต(2100)

ปจจ บ น (2001)

ปรมาณกาซคาร บอนไดออกไซดในบรรยากาศโลกในอดตถ ง 420,000 ป ไมเคยสงเทาป จจบ น(ขอมลจากฟองอากาศในกอนนำาแขงท ข วโลกใต)

กอนอ ตสาหกรรม (1750)



85

การเปล ยนแปลงสภาพภม อากาศ :

- เปนปญหาของโลก

- เก ยวข องก บมนษย ท กเผาพ นธ

อนสญญาสหประชาชาตว าด วยการเปล ยนแปลงสภาพภม อากาศ

United Nation Framework Convention on Climate Change

(UNFCCC) 1992

Conference of the Parties (COP)

ว ชาการคณะกรรมการระหว างร ฐบาลว าด วยการ

เปล ยนแปลงสภาพภมอากาศIntergovernmental Panel on Climate Change

(IPCC) 1988

UNEP & WMO กอต ง



86

คำาส ำาค ญ (key words) เก ยวก บ โลกร อนตาม UNFCCC

GHG stabilization- ปรมาณกาซเร อนกระจกคงท

Ecosystem adaptation- ระบบนเวศมการปร บต ว

Ensure food production- การผลตอาหารมนคง

Sustainable economic development- พฒนาเศรษฐกจท ย งยน

- มองคความร ( เช งว ทยาศาสตร และ อน ๆ) แบบบรณาการณ

-มความร วมม อระหว างนานาชาต – ว จ ย & นโยบาย



87

เปร ยบเท ยบการปลดปลอยก าซเร อนกระจกรวมของไทยกบบางประเทศ พ .ศ . 2542

5584

.8

3051

.1

1158

.5

821.7

535.

3

155.8

101.3

57.8

53.2

39.9

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

USAChin

a

Japa

n

German

y UK

Thail

and

Malays

ia

Finlan

d

Singap

ore

Switz

erlan

dTo

tal C

O2

Emis

sio

ns

(m

illio

n t

on

s)

(data from World Resource Institute, 2000)

ประเทศไทยปลอยกาซเร อน

กระจกเพยง 0.6 % ของโลก



88

ร บสภาพปรบต ว (Adaptation) ใหอย ได ใน

สภาพการเปล ยนแปลงทจะเก ดข น ลดสาเหต (Mitigation) : ลดการปลอย

กาซเร อนกระจก

การเปล ยนแปลงสภาพภม อากาศ เก ดข นอย างแนนอน (หลกเล ยง

ไม ได )



89

ตองร

สร างภาพจำาลองภม สร างภาพจำาลองภม อากาศในอนาคตอากาศในอนาคต ((Climate Change Climate Change Scenarios)Scenarios)ลดสาเหต (Mitigation) ลดกาซเรอนลดกาซเรอน

กระจก ททำาใหภมอากาศเปลยนแปลงได กระจก ททำาใหภมอากาศเปลยนแปลงได อยางไร อยางไร ? ? ดำารงชวตแบบเปนกลางดานดำารงชวตแบบเปนกลางดาน คารบอน คารบอน (carbon neutral)(carbon neutral)

• ผลกระทบ (Impact) จากโลกร อน เปนอย างไร ในพนท ต าง ๆ

ร ว าจะเก ดอะไรขน ท ไหน อยางไร ?

• ปรบต ว (Adaptation) อยางไรให ไดรบผลกระทบนอยทสด ?

การเตร ยมร บสถานการณโลกร อน



90

แบบจำาลองทางคณตศาสตรดานภม อากาศ

(General Circulation Model, CGM) / Climate Modelปรมาณกาซเรอนกระจกในอนาคต

(Emission scenario)

การเตร ยมความพรอม : ปรบต วใหอย ได ในสภาพโลกร อน(Adaptation)

สรางภาพจำาลองสภาพภมอากาศในอนาคต(Climate change scenario)



91

ปรมาณกาซเรอนกระจกคงท ในอนาคต & อณหภมทเพมขน จากยคกอนอตสาหกรรม

กาซเร อน

กระจก

(ppm)

อณหภม โลกเพมข น

(oC)

445-490

2.0-2.4

435-590

2.8-3.2

590-710

3.2- 4

•ถา อณหภมสงเกนกวา1.5 – 2.5 oC ประมาณ20-30 % ของชนดพนธ มความเสยงสงตอการสญพนธ โดยคนกลบไมได

•ถาอณหภมเฉลยของโลก สงเกนกวา 4 oC ระบบ

นเวศปรบตวไมทน



92

อณหภม มผลต อผลผลตพชในทางทฤษฏ

อ ณหภม ท เพ มข นเล กน อยทำาให ผลผลตพชในเขตอบอนเพ มข น

แต ผลผลตในเขตร อนลดลงHypothetical example of plant responses to temperature

0 10 20 30 40 50 อณหภม (oC)

ผลผล

ตพช

เขตอบอน

เขตรอน

อณหภมกอนหนาอณหภมปจจบน



93 © J. Sheehy, IRRI

อณหภม สงส ด (°C)

% ค

วามส

มบรณ

ของ

เกษ

ร

100

80

40

60

20

032 34 36 38 40 42

ขาวSatake & Yoshida (1978) and Horie (1993)

Akihikari

N22

BKN

6624-46-2

อณหภมสง ละอองเรณไม สมบรณ ตดผลนอยลงเรณของพชแต ละชนดทนความร อนไดไมเท าก น



94

แผนระยะส น ดานการปร บต ว ต อโลกร อน

ผลกระทบนำาท วมภยแล งพายคลนความ

ร อนแผนด นทร ดชายฝงถ ก

ก ดเซาะ

ความเส ยหาย• ชว ตและ

ทร พย ส น• ผลผลต

การเกษตร• การประกอบ

อาชพ• สขภาพ

อนามย• โครงสร างพน

ฐาน



95

สร างภาพจำาลองสภาพภมอากาศในอนาคตของประเทศไทย

ศกษาผลกระทบตอแหลงน ำาผลผลตการเกษตร ปาไม & ความหลากหลายทางชวภาพ พนท ชายฝ ง ทะเล ประมงสขภาพอนามย , โรคระบาด ความมนคงของส งปล กสร าง สาธารณประ

โภคฯลฯ

แสวงหาแนวทางในการปร บต ว

แผนระยะยาวดานการปร บต วต อสภาวะโลก

ร อน



96

ธรณทร ด แผนด น

ถลม



97

ปะการ งฟอกขาว



98

พนท ชายฝงถ กน ำาทะเลทวม

ชายฝงบางขนเท ยน

หลกเขตก .ท .ม .



99

การปองก นพนท ชายฝง



100

เทคโนโลยท ส ำาค ญในการลดกาซเร อนกระจกตามกจกรรม

กจกรรม เทคโนโลย และวธการทสำาคญในการลดกาซเรอนกระจก

การผลตพลงงาน

เพมประสทธภาพในการจดหา และกระจายพลงงาน, เปลยนจากถานหนเปนกาซ, พลงงานนวเคลยร, พลงงานหมนเวยน (ความรอน, พลงนำา, ลม, ความรอนใตพภพ

และชวพลง (biofuel))

การขนสง

เปลยนจากการขนสงทางถนนเปนราง, ระบบขนสงมวลชนพาหนะทมประสทธภาพเชงพลงงาน, hybrid vehicle,

ขนสงโดยไมใชเครองยนต ( จกรยานเดน),

วางแผนการใชทดนและการขนสง เชอเพลงสะอาด, biofuels,

อาคาร

แสงไฟและแสงธรรมชาตทมประสทธภาพ, เครองใชไฟฟา เครองใหความอบอน และ

เครองปรบอากาศทมศกยภาพเชงพลงงาน, ปรบปรงเตาประกอบอาหาร, ปรบปรงฉนวนกนความรอน, ออกแบบในการใหความ

อบอน และความเยนจากพลงแสงอาทตย



101

กจกรรม เทคโนโลย และว ธ การทส ำาค ญในการ ลดกาซเร อนกระจก

ปาไม

ปลกปาทดแทนในพนทเดมทถกทำาลาย และในพนท ๆ ไมเคยเปนปาไมมากอน,

จดการปาไม, ลดการทำาลายปา และการทำาใหปาเสอมโทรม, จดการผลผลตไม, ใชผลผลตจากปาเปนพลงงาน

ชวภาพ (bioenergy) เพอลดพลงงานฟอสซล

ของเสย

ใชประโยชนจากกาซมเทนทเกดขนจากฝงกลบขยะในพนดน, ใชขยะเปนพลงงานในการผลตไฟฟา, ผลตปยจากขยะอนทรย, ควบคมการบำาบดนำาเสย, ลดปรมาณขยะและหมนเวยนกลบมาใช

ใหม

เทคโนโลยท ส ำาค ญในการลดกาซ เร อนกระจกตามกจกรรม



102

กจกรรม เทคโนโลย และว ธ การทส ำาค ญในการลดกาซเร อนกระจก

อตสาหกร รม

เครองไฟฟาทมประสทธภาพปลายทาง(end-use)

คนกลบความรอนและหลงงาน ใชสสารหมนเวยนและทดแทน

ควบคมการปลดปลอยกาซทไมใชคารบอนไดออกไซด

การเกษต ร

เพมการกกเกบคารบอนในดนโดยการ ปรบปรงพช และจดการพนทเลยงสตว,

การรกษาพนทเพาะปลกบรเวณพลและพนทเสอมปรบปรงวธการปลกขาวและการจดการมลสตวเพอลดการปลดปลอยกาซมเทน, ปรบปรงการใชปยไนโตรเจนเพอลดการปลดปลอยกาซไนตรสออกไซด

เทคโนโลยท ส ำาค ญในการลดกาซเร อนกระจกตามกจกรรม



103

IPCC: ประเทศกำาล งพ ฒนาจะได ร บผลกระทบ จากการ

เปล ยนแปลงภม อากาศร นแรง ทส ด เพราะขาดความร

เทคโนโลย กลไกและสถาบนในการปร บต ว



104

ผลกระทบทคาดว าจะเก ดข นเน องจากความร นแรงของภมอากาศ

การเปลยนแปลงทคาดวาจะเกดขนในศตวรรษท

21 ตวอยางของผลกระทบ

อณหภมสงสดเพมขน วนรอนๆ & คลนความรอน

เพมขน

เพมขน: • เจบปวย และตายเพมขน•Heat stress ในปศสตว

และสตวปา•พชไดรบความเสยหาย•ความตอการไฟฟาเพมขน

ฝนตกแรงและหนกขน เพมขน :• ความเสยหายจาก นำาทวม ดน

ทรด โคลนถลม•สญเสยหนาดน•บรรเทาสาธารณภย



105

ผลกระทบทคาดว าจะเก ดข นเน องจากความรนแรงของภม อากาศ

การเปล ยนแปลงทคาดว าจะเก ดข นใน

ศตวรรษท 21

ตวอย างของผลกระทบ

พายโซนรอน (tropical cyclone) เพ มข น

เพ มข น :•ชว ตมความเส ยงต อภยอ นตราย

•การระบาดของโรค ตดต อ

•ระบบนเวศชายฝงเสยหาย

นำาทวมและภยแล ง ร นแรงขนเน องจาก เอล

นโญ (El Nino)

ลดลง :•ผลผลตการเกษตร •ศกยภาพของการผลตไฟฟาพลงน ำา

มรสมในเอเซ ยแปรปรวนยงข น

ภยแล งและนำาทวม ร นแรงขนในเอเซย และ

เขตอบอน



106

ขอใหโชคดในการสอบนะคะ

สอน 4ชม-2-2550

Documents