โปรตอน นิวตรอน อิเล็กตรอน ประจุ

อะตอมมีลักษณะเป็นทรงกลมประกอบด้วยอนุมูลภาคขนาดเล็ก 3 ชนิดด้วยกัน คือ โปรตอน ( Proton)ที่มีมวลประมาณ 1.6726×10−27 kg นิวตรอน ( Neotron )ที่มีมวลประมาณ 1.6929×10−27 kg    และ อิเล็กตรอน  ( Electron)ที่มีมวลประมาณ 9.11×10−31 kg  โดยที่โปรตอนและนิวตรอนจะรวมกันอยู่บริเวณกึ่งกลางของอะตอมเป็นนิวเคลียส เรียกว่า นิวคลีออน  และจะมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่อยู่โดยรอบโปรตอนและนิวตรอน โดยอนุภาคเหล่านี้จะยึดกันด้วยแรงแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงนิวเคลียร์ สำหรับอะตอมที่เป็นอิสระหรืออะตอมจะมีประจุไฟฟ้าเป็นกลางแล้ว  จำนวนโปรตอนที่มีค่าประจุไฟฟ้าเป็นบวกจะต้องมีจำนวนเท่ากับจำนวนเท่ากับอิเล็กตรอนที่มีค่าประจุไฟฟ้าเป็นลบ แต่ถ้าอะตอมมีจำนวนโปรตอนมากว่าจำนวนอิเล็กตรอนอะตอมแล้ว  อะตอมจะคุณสมบัติทางไฟฟ้าเป็นบวก   ในทางกลับกันถ้าจำนวนโปรตอนในอะตอมมีจำนวนน้อยกว่าจำนวนอิเล็กตรอนแล้ว อะตอมจะมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าเป็นลบ  ส่วนนิวตรอนนั้นมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าเป็นกลาง ดังนั้นจำนวนของนิวตรอนจึงไม่ส่งผลทางไฟฟ้าให้แก่อะตอม

นอกจากนั้นจำนวนโปรตอนและนิวตรอนของอะตอม ยังสามารถเป็นตัวระบุชนิดของธาตุได้อีกด้วย (อะตอมอิสระ)  เนื่องจากโปรตอนและนิวตรอนมีน้ำหนักสูงมากเมื่อเทียบกับน้ำหนักของอิเล็กตรอน ดังนั้นน้ำหนักของโปรตอนและนิวตรอนจึงเป็นบ่งบอกน้ำหนักของอะตอม หมายถึง มวลอะตอมมีค่าเท่ากับจำนวนโปรตอนรวมกับจำนวนนิวตรอนนั่นเอง  แต่เราไม่นำมวลของอิเล็กตรอนมาคิดด้วยเพราะมวลของอิเล็กตรอนนั้นมีค่ะน้อยมากเมื่อเทียบกับโปรตอนและนิวตรอน  และเลขของอะตอมก็คือจำนวนของโปรตอนในอะตอมนั่นเอง  ดังนั้นถ้าเราทราบหรือรู้ถึงเลขอะตอมและมวลของอะตอม เราก็สามารถที่จะระบุถึงชนิดของอะตอมนั้นได้  เช่น  มีธาตุตัวหนึ่งมีค่าเลขอะตอมมีค่าเท่ากับ 12 และมีมวลอะตอมเท่ากับ 24  แสดงว่าธาตุตัวนี้มีจำนวนโปรตอนเท่ากับเลขอะตอม นั่นคือ 12 และมีจำนวนโปรตอนรวมกับจำนวนนิวตรอนเท่ากับ 24 แสดงว่ามีจำนวนนิวตรอนเท่ากับ 24-12  คือ 11 จากข้อมูล ที่ได้คือ มีจำนวนโปรตอนเท่ากับ  12 และจำนวนนิวตรอนเท่ากับ 11 แสดงว่านี่เป็นอะตอมของธาตุ Mg ( แมกนีเซียม) นั่นเอง

นี่คือองค์ประกอบของอะตอมทั้งหมด ลักษณะของอะตอมทางกายภาพจะมีนิวเคลียสอยู่ตรงกลางและหมอกปกคลุมโดยรอบ หมอกนี้เกิดจากการที่อิเล็กตรอนวิ่งอยู่รอบๆนิวเคลียสด้วยความเร็วและแรงดึงดูดที่มีความแรงที่แตกต่างกันออกไป อะตอมรวมตัวกันเป็นโมเลกุล โมเลกุลรวมตัวกันเป็นสารต่อไป

อะตอม (Atom) หมายถึง อนุภาคที่เล็กที่สุดของสสารที่ยังคงมีคุณสมบัติทางเคมีของธาตุนั้นๆอยู่ โครงสร้างของอะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสซึ่งอยู่ตรงกลางและมีอิเล็กตรอนโคจรอยู่รอบๆนิวเคลียส ภายในนิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนซึ่งในสภาวะปกติโครงสร้างของอะตอมจะมีจำนวน อิเล็กตรอนเท่ากับจำนวนโปรตอน

โปรตอน (Proton;p) หมายถึง อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเป็นบวกหนึ่งหน่วย มีมวลประมาณ 1,837 เท่า ของอิเล็กตรอนซึ่งโปรตอนเป็นองค์ประกอบในนิวเคลียสของธาตุทุกชนิด

นิวตรอน (Neutron;n) หมายถึง อนุภาคที่ไม่มีประจุไฟฟ้า มีมวลมากกว่าโปรตอนเล็กน้อย

อิเล็กตรอน (Electron) หมายถึง อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเป็นลบ โดยแต่ละอะตอมจะมีอิเล็กตรอน จำนวนหนึ่งอยู่ล้อมรอบนิวเคลียสของอะตอมนั้น

นิวตรอนและโปรตอนภายในนิวเคลียสถูกยึดให้อยู่ด้วยกันได้ด้วยแรงนิวเคลียร์ ซึ่งในสภาวะปกติภาย ในนิวเคลียสจะมีความเสถียร (Stable) จึงไม่มีการเปลี่ยนแปลงภายในนิวเคลียส หากภายในนิวเคลียส มีจำนวนโปรตอนหรือนิวตรอนที่มากหรือน้อยเกินไป เรียกสถานะเช่นนี้ว่าเกิดความไม่เสถียร (Unstable) นิวเคลียสจะปรับตัวเองเพื่อให้อยู่ในสภาวะเสถียรและมีการปล่อยพลังงานออกมาในรูปแบบต่างๆ ซึ่งเป็น ที่มาของคำว่าพลังงานปรมาณู

พลังงานปรมาณู คือ พลังงานที่ถูกปล่อยมาจากนิวเคลียสของอะตอมซึ่งเกิดขึ้นจาก 3 กรณี

1. เกิดจากการสลายตัวของนิวเคลียส (Decay)

2. เกิดจากการแตกตัวของนิวเคลียสออกเป็นส่วน (Fission)

3. เกิดจากการรวมตัวกันของนิวเคลียส (Fusion)

นิวไคลด์

นิวไคลด์ (Nuclide) หมายถึง คำที่ใช้เรียกแทนนิวเคลียสของอะตอมของธาตุใดๆ โดยการใช้ สัญลักษณ์แทนเพื่อทำให้ทราบคุณสมบัติของธาตุนั้นๆได้โดยง่าย

เลขเชิงอะตอม (Atomic number;Z) หมายถึง จำนวนของโปรตอนภายในนิวเคลียสของอะตอมใดๆ

เลขมวล (Mass number;A) หมายถึง ผลรวมของจำนวนโปรตอนและนิวตรอนภายในนิวเคลียส

พลังงานปรมาณู

พลังงานปรมาณูเป็นพลังงานที่ได้มาจากพฤติกรรมของนิวเคลียสภายในอะตอม ดังนั้นหลักการ ที่แท้จริงของพลังงานปรมาณูก็จะอยู่ที่การนำเอาพลังงานที่เกิดจากนิวเคลียสมาใช้งาน โดยเกิดขึ้นจาก กรณีใดกรณีหนึ่งจากทั้ง 3 กรณีตามที่กล่าวไปแล้ว ในปัจจุบันมักพบการใช้งานส่วนใหญ่อยู่ 2 กรณี คือ การสลายตัวของนิวเคลียสซึ่งนำไปใช้ประโยชน์ในด้านการแพทย์ อุตสาหกรรม เกษตรกรรม เป็นต้น อีกแบบหนึ่งคือการแตกตัวของนิวเคลียสในอะตอมของธาตุหนักซึ่งนำมาใช้เป็นแหล่งพลังงานสำหรับ ผลิตพลังงานไฟฟ้าหรือการใช้งานเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย เป็นต้น สำหรับการรวมตัวกันของนิวเคลียส นั้นอยู่ระหว่างการศึกษาวิจัย กระบวนการที่นิวเคลียสของอะตอมธาตุหนักเกิดการแตกตัวนั้นเรียกว่า ปฏิกิริยาฟิชชันซึ่งจะได้กล่าวต่อไป

ปฏิกิริยานิวเคลียร์

ปฏิกิริยาที่ใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์โดยทั่วไปนั้นเป็นปฏิกิริยาฟิชชัน คือเมื่อยิงอนุภาคนิวตรอน เข้าไปชนนิวเคลียสของธาตุหนักเช่นยูเรเนียมแล้วเกิดการแตกตัวของธาตุหนักนั้นซึ่งการแตกตัวนี้จะทำ ให้มีการปลดปล่อยความร้อนพร้อมทั้งอนุภาคนิวตรอนเกิดขึ้นมาใหม่จำนวนหนึ่ง ( 2-3 ตัว) โดยการแตก ตัวนี้จะเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องเรียกว่าปฏิกิริยาลูกโซ่ (Chain reaction) อย่างไรก็ตามวัสดุที่สามารถนำมา เป็นเชื้อเพลิงที่ใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ได้นั้นเรียกว่าวัสดุฟิสไซล์ (Fissile material) ซึ่งการเลือกใช้วัสดุ ฟิสไซล์ใดนั้นก็ขึ้นอยู่กับประเภทของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ เช่นโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบ PWR หรือ BWR ใช้ยูเรเนียม-235 ความเข้มข้น 2-4 % ส่วนแบบ CANDU นั้นใช้ยูเรเนียมที่มีอยู่ตามธรรมชาติ

อย่างไรก็ตามเงื่อนไขในการเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่นั้นนิวตรอนที่ทำให้เกิดการแตกตัวต่อไปได้นั้นต้องเป็น นิวตรอนพลังงานต่ำหรือนิวตรอนช้าแต่ว่านิวตรอนที่เกิดขึ้นใหม่จากการแตกตัวนั้นเป็นนิวตรอนเร็ว หรือ Fast neutron ซึ่งข้อจำกัดนี้เกิดจากเหตุผลทางฟิสิกส์ของปฏิกิริยาฟิชชัน ดังนั้นภายในเครื่องปฏิกรณ์จึง ต้องมีสารหน่วงนิวตรอนเพื่อลดความเร็วของนิวตรอนให้อยู่ในย่าน Thermal energy เพื่อให้เกิดปฏิกิริยา ต่อไปได้ ซึ่งสารหน่วงนิวตรอนโดยทั่วไปมักใช้น้ำธรรมดาหรือน้ำมวลหนักแล้วแต่ประเภทของโรงไฟฟ้า อย่างไรก็ตามเป็นที่น่าสังเกตุว่าปฏิกิริยาฟิชชันนี้สามารถเกิดขึ้นได้เองตามธรรมชาติเพียงแต่ว่าโอกาส ที่จะเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องจนเป็นปฏิกิริยาลูกโซ่นั้นมีโอกาสน้อยมาก

โปรตอน มีประจุใด

โปรตอน นิวตรอน อิเล็กตรอน คืออะไร

ประจุของอิเล็กตรอนมีค่าเท่าใด

นิวตรอนมีประจุเป็นอะไร