ไอโซโทป (Isotope) และไอโซโทปรังสี (Radioisotope)
  • อนุภาคภายในนิวเคลียส ทั้งโปรตอน และนิวตรอน เรียกว่า นิวคลีออน (nucleon)
  • จำนวนโปรตอน เรียกว่า เลขอะตอม (atomic number, Z)
  • จำนวนนิวตรอน เรียกว่า เลขนิวตรอน (neutron number)
  • จำนวนนิวคลีออน ซึ่งเป็นผลรวมของ จำนวนโปรตอน กับนิวตรอน เรียกว่า เลขมวล (mass number) หรือมวลอะตอม (atomic mass, A)
  • สัญลักษณ์ทางนิวเคลียร์ แสดงด้วยสัญลักษณ์ของธาตุ (X) เลขมวล (A) และเลขอะตอม (Z)

  • ธาตุแต่ละธาตุ แตกต่างกันที่จำนวนโปรตอน หรือเลขอะตอม
  • แต่ละธาตุจะมี จำนวนโปรตอน และจำนวนนิวตรอนเฉพาะเท่านั้น ที่ทำให้อยู่ในสภาวะที่เสถียร
  • คาร์บอน เป็นธาตุที่มี 6 โปรตอน และมีมวลอะตอม 12 แสดงว่ามี 6 นิวตรอน
  • ออกซิเจน เป็นธาตุที่มี 8 โปรตอน มีมวลอะตอม 16 แสดงว่ามี 8 นิวตรอน
  • ธาตุชนิดเดียวกัน อาจมีมวลต่างกัน เนื่องจากจำนวนนิวตรอนไม่เท่ากัน เรียกว่า เป็นไอโซโทปกัน
  • ไฮโดรเจนมี 3ไอโซโทป ได้แก่ 1H, 2H และ 3H
  • ไอโซโทปในธรรมชาติ ส่วนใหญ่เป็น ไอโซโทปเสถียร (stable isotope)
  • ไอโซโทปรังสี (radioisotope) เป็นไอโซโทป ที่ไม่เสถียร เนื่องจากนิวเคลียส มีระดับพลังงานสูง
  • ไอโซโทปรังสี จะปรับตัวเข้าสู่ สภาวะเสถียร โดยปลดปล่อยพลังงานออกมา ในรูปของรังสี
  • รังสีที่ปลดปล่อยออกมา อาจเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น รังสีแกมมา (gamma ray) หรือเป็นอนุภาค เช่นรังสีอัลฟา (alpha ray) รังสีบีต้า (beta ray)
  • ถ้าจำนวนโปรตอน หรือจำนวนนิวตรอนไม่สมดุล นิวเคลียสจะไม่เสถียร ซึ่งจะปรับสภาวะให้เสถียร โดยปลดลปล่อยรังสีออกมา
  • ถ้าจำนวนนิวตรอนเกิน จะถูกเปลี่ยนเป็นโปรตอน และให้รังสีบีต้าประจุลบ หรือเนกาตรอนออกมา

  • ถ้าจำนวนโปรตอนเกิน จะถูกเปลี่ยนเป็นนิวตรอน โดยให้รังสีบีต้าประจุบวก หรือโพสิตรอนออกมา หรืออาจจับอิเล็กตรอนวงใน ที่อยู่ใกล้ไปรวมกับนิวเคลียส

  • ไอโซโทปรังสี จะมีกัมมันตภาพ (activity) ลดลงตามเวลา แบบเอ๊กโปเนนเชียล
  • ตามสมการ A = A0e-lt
  • ระยะเวลาที่กัมมันภาพลดลง เหลือครึ่งหนึ่ง เรียกว่า ครึ่งชีวิต (half life) ซึ่งเป็นค่าคงที่เฉพาะ ของแต่ละไอโซโทป เช่น ออกซิเจน-19 มีครึ่งชีวิต 27 วินาที คาร์บอน-14 มีครึ่งชีวิต 5,730 ปี