Радіоактивні ряди
Радіоакти́вні ряди́, радіоакти́вні роди́ни — групи радіонуклідів (радіоактивних ізотопів), в яких кожний наступний ізотоп виникає внаслідок α- або β-розпаду попереднього. Відомі чотири радіоактивні ряди:
- ряд торію (4n) — 232Th → 208Pb;
- ряд радію (4n+2) — 238U → 206Pb;
- ряд актинію (4n+3) — 235U → 207Pb;
- ряд нептунію (4n+1) — 237Np[ru] → 205Tl.
Кожний ряд має свого родоначальника – нуклід з найбільшим періодом напіврозпаду, і завершується стабільним нуклідом. Перші три ряди існують у природі, останній одержаний штучно. У земній корі присутні всі члени природних радіоактивних рядів. Але чим менший період напіврозпаду певного члена природного радіоактивного ряду, тим менший його вміст у земній корі. Наприклад, на 1 т урану в природних умовах припадає близько 0,34 г 226Ra (T1/2 = 1600 років) і тільки 1,4·10-9 г 218Po (T1/2 = 3,05 хв).
Активності тих членів ряду, шлях до яких від батьківського ізотопу не проходить через розгалуження, при настанні вікової рівноваги рівні. Так, активність радію-224 в торієвих зразках через кілька десятків років після виготовлення стає практично рівною активності торію-232, тоді як активність талію-208 (утворюється в цьому ж ряду при α-розпаді вісмуту-212 з коефіцієнтом розгалуження 0,3594) прямує до 35,94 % від активності торію-232. Характерний час встановлення вікової рівноваги в ряді дорівнює декільком періодам напіврозпаду найбільш довгоживучого (серед дочірніх) члена сімейства. Вікова рівновага у ряді торію настає досить швидко, за десятки років, тому що періоди напіврозпаду всіх членів ряду (крім батьківського нукліду) не перевищують декількох років (максимальний період напіврозпаду T1/2 = 5,7 років — у радію-228). В ряді урану-235 рівновага відновлюється приблизно за сто тисяч років (найбільш довгоживучий дочірній член ряду — протактиній-231, T1/2 = 32 760 років), в ряду урану-238 — приблизно за мільйон років (визначається ураном-234, T1/2 = 245 500 років).
Трьома найпоширенішими видами радіоактивного розпаду є α-розпад, β±-розпад та ізомерний перехід. В результаті α-розпаду масове число ядер завжди зменшується на чотири, тоді як в результаті β-розпадів та ізомерних переходів масове число ядра не змінюється. Це призводить до того, що всі нукліди поділяються на чотири групи (ряди) в залежності від залишку цілочисельного ділення масового числа нукліду на чотири (тобто батьківський нуклід і його дочірній нуклід, утворений в результаті α-розпаду, будуть належати до однієї групи). У всіх рядах відбувається утворення гелію (з α-частинок).
Три основних радіоактивних ряди, що спостерігаються у природі, як правило називаються рядом торію, рядом радію і рядом актинію. Кожен з цих рядів закінчується утворенням різних стабільних ізотопів свинцю. Масовий номер кожного з нуклідів в цих рядах може бути поданим у вигляді A = 4n, A = 4n + 2 і A = 4n + 3, відповідно.
Радіоактивний ряд нуклідів з масовим числом, яке можна подати у вигляді 4n, називається рядом торію. Ряд починається з торію-232, що зустрічається у природі, і завершується утворенням стабільного свинцю-208.
Нуклід | Історичне позначення | Історична назва | Вид розпаду | Період напіврозпаду | Енергія, що виділяється, МеВ | Продукт розпаду |
---|---|---|---|---|---|---|
25298Cf | α | 2,645 року | 6,1181 | 24896Cm | ||
24896Cm | α | 3,4× 105 років | 6,260 | 24494Pu | ||
24494Pu | α | 8× 107 років | 4,589 | 24092U | ||
24092U | β− | 14,1 год | 0,39 | 24093Np | ||
24093Np | β− | 1,032 год | 2,2 | 24094Pu | ||
24094Pu | α | 6561 рік | 5,1683 | 23692U | ||
23692U | α | 2,3× 107 років | 4,494 | 23290Th | ||
23290Th | Th | Торій | α | 1,405× 1010 років | 4,081 | 22888Ra |
22888Ra | MsTh1 | Мезоторій 1 | β− | 5,75 років | 0,046 | 22889Ac |
22889Ac | MsTh2 | Мезоторій 2 | β− | 6,15 год | 2,124 | 22890Th |
22890Th | RdTh | Радіоторій | α | 1,9116 роки | 5,520 | 22488Ra |
22488Ra | ThX | Торій X | α | 3,66 дня | 5,789 | 22086Rn |
22086Rn | Tn (ThEm) | Торон[ru] (еманація торію) | α | 55,6 с | 6,404 | 21684Po |
21684Po | ThA | Торій A | α | 0,145 с | 6,906 | 21282Pb |
21282Pb | ThB | Торій B | β− | 10,64 год | 0,570 | 21283Bi |
21283Bi | ThC | Торій C | β− 64,06 % α 35,94 % |
60,55 хв | 2,252 6,208 |
21284Po 20881Tl |
21284Po | ThC' | Торій C' | α | 299 нс | 8,955 | 20882Pb |
20881Tl | ThC" | Торій C" | β− | 3,053 хв | 4,999 | 20882Pb |
20882Pb | ThD | Торій D, торієвий свинець | стабільний |
Радіоактивний ряд нуклідів з масовим числом, яке можна подати у вигляді 4n + 1, називається рядом нептунію. Ряд починається з нептунію-237[ru] і завершується утворенням стабільного талію-205[en]. В цій серії в природі зустрічається тільки майже стабільний бісмут-209[en]. Однак з розвитком ядерних технологій в результаті ядерних досліджень і радіаційних аварій в навколишнє середовище потрапили радіонукліди, такі як плутоній-241 та америцій-241, які також можуть бути віднесені за масовим числом до початку ряду нептунію. Оскільки цей ряд був вивчений недавно, його ізотопи не мають історичних назв. Слабка α-активність вісмуту-209 була виявлена лише в 2003 році, тому в більш ранніх роботах він називається кінцевим (і єдиним з тих, що збереглися в природі) нуклідом ряду.
Нуклід | Вид розпаду | Період напіврозпаду | Енергія, що виділяється, МеВ | Продукт розпаду |
---|---|---|---|---|
24998Cf | α | 351 рік | 5,813 + 0,388 | 24596Cm |
24596Cm | α | 8500 років | 5,362 + 0,175 | 24194Pu |
24194Pu | β− | 14,4 років | 0,021 | 24195Am |
24195Am | α | 432,7 роки | 5,638 | 23793Np |
23793Np | α | 2,14× 106 років | 4,959 | 23391Pa |
23391Pa | β− | 27,0 д | 0,571 | 23392U |
23392U | α | 1,592× 105 років | 4,909 | 22990Th |
22990Th | α | 7340 років | 5,168 | 22588Ra |
22588Ra | β− | 14,9 д | 0,36 | 22589Ac |
22589Ac | α | 10,0 д | 5,935 | 22187Fr |
22187Fr | α | 4,8 хв | 6,3 | 21785At |
21785At | α | 32 мс | 7,0 | 21383Bi |
21383Bi | β− 97,80 % α 2,20 % |
46,5 хв | 1,423 5,87 |
21384Po 20981Tl |
21384Po | α | 3,72 мкс | 8,536 | 20982Pb |
20981Tl | β− | 2,2 хв | 3,99 | 20982Pb |
20982Pb | β− | 3,25 роки | 0,644 | 20983Bi |
20983Bi | α | 1,9× 1019 років | 3,14 | 20581Tl |
20581Tl | стабільний |
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/be/Decay_chain%284n%2B2%2C_Uranium_series%29_cv.svg/350px-Decay_chain%284n%2B2%2C_Uranium_series%29_cv.svg.png)
Радіоактивний ряд нуклідів з масовим числом, яке можна подати у вигляді 4n + 2, називається рядом радію (іноді називають рядом урану або урану-радію). Ряд починається з урану-238 (зустрічається в природі) і завершується утворенням стабільного свинцю-206
Нуклід | Історичне позначення | Історична назва | Вид розпаду | Період напіврозпаду | Енергія, що виділяється, МеВ | Продукт розпаду |
---|---|---|---|---|---|---|
23892U | UI | Уран I | α | 4,468× 109 років | 4,270 | 23490Th |
23490Th | UX1 | Уран X1 | β− | 24,10 діб | 0,273 | 23491Pam |
23491Pam | UX2 | Уран X2, бревій | β− 99,84 % ізомерний перехід 0,16 % |
1,16 хв | 2,271 0,074 |
23492U 23491Pa |
23491Pa | UZ | Уран Z | β− | 6,70 год | 2,197 | 23492U |
23492U | UII | Уран II | α | 245500 років | 4,859 | 23090Th |
23090Th | Io | Іоній | α | 75380 років | 4,770 | 22688Ra |
22688Ra | Ra | Радій | α | 1602 роки | 4,871 | 22286Rn |
22286Rn | Rn (RaEm) | Радон (еманація радію) | α | 3,8235 д | 5,590 | 21884Po |
21884Po | RaA | Радій A | α 99,98 % β− 0,02 % |
3,10 хв | 6,115 0,265 |
21482Pb 21885At |
21885At | RaAt | Астат | α 99,90 % β− 0,10 % |
1,5 с | 6,874 2,883 |
21483Bi 21886Rn |
21886Rn | AtEm | еманація астату | α | 35 мс | 7,263 | 21484Po |
21482Pb | RaB | Радій B | β− | 26,8 хв | 1,024 | 21483Bi |
21483Bi | RaC | Радій C | β− 99,98 % α 0,02 % |
19,9 хв | 3,272 5,617 |
21484Po 21081Tl |
21484Po | RaC' | Радій C' | α | 0,1643 мс | 7,883 | 21082Pb |
21081Tl | RaC" | Радій C" | β− | 1,30 хв | 5,484 | 21082Pb |
21082Pb | RaD | Радій D | β− | 22,3 роки | 0,064 | 21083Bi |
21083Bi | RaE | Радій E | β− 99,99987 % α 0,00013 % |
5,013 діб | 1,426 5,982 |
21084Po 20681Tl |
21084Po | RaF | Радій F, полоній | α | 138,376 діб | 5,407 | 20682Pb |
20681Tl | RaE" | Радій E" | β− | 4,199 хв | 1,533 | 20682Pb |
20682Pb | RaG | Радій G, урановий свинець | - | стабільний | - | - |
Радіоактивний ряд нуклідів з масовим числом, яке можна подати у вигляді 4n + 3, називається рядом актинію або урану-актинію. Ряд починається з урану-235 і завершується утворенням стабільного свинцю-207.
Нуклід | Історичне позначення | Історична назва | Вид розпаду | Період напіврозпаду | Енергія, що виділяється, МеВ | Продукт розпаду |
---|---|---|---|---|---|---|
23994Pu | α | 2,41× 104 років | 5,244 | 23592U | ||
23592U | AcU | Актиноуран | α | 7,04× 108 років | 4,678 | 23190Th |
23190Th | UY | Уран Y | β− | 25,52 год | 0,391 | 23191Pa |
23191Pa | Pa | Протактиній | α | 32760 років | 5,150 | 22789Ac |
22789Ac | Ac | Актиній | β− 98,62 % α 1,38 % |
21,772 роки | 0,045 5,042 |
22790Th 22387Fr |
22790Th | RdAc | Радіоактиній | α | 18,68 діб | 6,147 | 22388Ra |
22387Fr | AcK | Актиній K | β− 99,994 % α 0,006 % |
22,00 хв | 1,149 5,340 |
22388Ra 21985At |
22388Ra | AcX | Актиній X | α | 11,43 діб | 5,979 | 21986Rn |
21985At | AcAtI | Актиноастат I | α 97,00 % β− 3,00 % |
56 с | 6,275 1,700 |
21583Bi 21986Rn |
21986Rn | An (AcEm) | Актинон (еманація актинію) | α | 3,96 с | 6,946 | 21584Po |
21583Bi | β− | 7,6 хв | 2,250 | 21584Po | ||
21584Po | AcA | Актиній A | α 99,99977 % β− 0,00023 % |
1,781 мс | 7,527 0,715 |
21182Pb 21585At |
21585At | AcAtII | Актиноастат II | α | 0,1 мс | 8,178 | 21183Bi |
21182Pb | AcB | Актиній B | β− | 36,1 хв | 1,367 | 21183Bi |
21183Bi | AcC | Актиній C | α 99,724 % β− 0,276 % |
2,14 хв | 6,751 0,575 |
20781Tl 21184Po |
21184Po | AcC' | Актиній C' | α | 516 мс | 7,595 | 20782Pb |
20781Tl | AcC" | Актиній C" | β− | 4,77 хв | 1,418 | 20782Pb |
20782Pb | AcD | Актиній D, актинієвий свинець | стабільний |
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2007. — Т. 2 : Л — Р. — 670 с. — ISBN 57740-0828-2.
- C.M. Lederer, J.M. Hollander, I. Perlman (1968). Table of Isotopes (вид. 6th). New York: John Wiley & Sons.
- Decay chains
- National Nuclear Data Center
![]() | В іншому мовному розділі є повніша стаття Decay chain(англ.). Ви можете допомогти, розширивши поточну статтю за допомогою перекладу з англійської.
|