Radioaktiiviset hajoamissarjat

Radioaktiiviset hajoamissarjat ovat radioaktiivisten isotooppien muodostamia sarjoja, joissa yhden nuklidin hajotessa syntyy toinen ydin, joka edelleen on radioaktiivinen, kunnes lopulta päädytään vakaaseen ytimeen.

Aine, joka syntyy radioaktiivisen aineen hajotessa, saattaa edelleen olla radioaktiivinen, samoin kuin sen hajoamistuote. Suurin osa luonnossa esiintyvistä radioaktiivisista aineista kuuluukin johonkin kolmesta hajoamisketjusta, joista käytetään tunnetuimpien jäsentensä mukaan nimityksiä toriumsarja, uraanisarja (tai radiumsarja) sekä aktiniumsarja.  Kukin näistä päättyy stabiiliin lyijyisotooppiin. Toriumsarjan kaikkien jäsenten massa­luvut ovat muotoa 4n, radiumsarjan 4n+2 ja aktiniumsarjan 4n+3. Kukin sarja alkaa hyvin pitkäikäisestä isotoopista, joita on säilynyt Maan syntymisestä saakka. Neljäs hajoamissarja, neptuniumsarja, jossa massaluvut ovat muotoa 4n+1, alkaa neptuniumisotoopista Np-237. Koska se kuitenkin on suhteellisen lyhytikäinen, ei sen jäseniä enää esiinny luonnossa, lukuun ottamatta niistä viimeistä, vismuttia Bi-209, jota aikaisemmin pidettiin stabiilina. Nyttemmin on kuitenkin todettu, että sekin on hyvin heikosti radioaktiivinen puoliintumis­ajan ollessa 1,9×1019 vuotta, ja se hajoaa edelleen talliumiksi Tl-205.

Luonnossa esiintyy myös useita näihin ketjuihin kuulumattomia, kevyempien alkuaineiden radioaktiivisia isotooppeja. Niistä jotkin syntyvät kosmisen säteilyn vaikutuksesta, kuten hiili-14 eli ns. radiohiili, toiset taas kuten kaliumisotooppi kalium-40 ovat niin pitkäikäisiä, että siitä määrästä, mikä niitä oli Maan muodostuessa, on vielä merkittävä osa jäljellä.

Joskus samakin ydin saattaa hajota joko alfa- tai beeta­hajoamisella, jolloin syntyy sekaisin kahta eri hajoamistuotetta. Alla olevista taulukoista on kuitenkin jätetty pois sellaiset hajoamisketjujen sivuhaarat, joiksi pienempi osa kuin 0,0001 % edellisestä aineesta hajoaa. Luovutettuun energiaan on laskettu kaikkien emittoituneiden hiukkasten sekä jäljelle jäävän ytimen liike-energia (elektronien, alfa­hiukkasten, gamma­kvanttien, neutriinojen, Augerin elektronien ja röntgensäteilyn).

 Nuklidien nimet 

Nykyisin kaikista nuklideista käytetään alkuaineen nimeä, johon lisätään nuklidin massaluku. Nuklidit, joiden atomiytimessä on yhtä monta protonia, ovat saman alkuaineen isotooppeja.  Esimerkiksi radium-226 (Ra-226) on nuklidi, jonka ytimessä muiden radiumisotooppien tavoin on 88 protonia ja 138 neutronia, yhteensä 226 nukleonia, joten sen massaluku on 226.

Hajoamissarjojen tutkimuksen alkuvaiheessa 1900-luvun alussa ei isotoopin käsitettä kuitenkaan vielä tunnettu. Tällöin samankin aineen isotoopeille annettiin eri nimiä ja sen mukaiset symbolit, useimmiten sen mukaan, minkä aineen hajoamistuotteina ne syntyivät ja mihin hajoamissarjaan ne näin ollen kuuluvat. Seuraavissa taulukoissa mainitaan myös nämä vanhat nimet.

 Toriumsarja (4n-sarja) 

Toriumsarjaan kuuluvat seuraavat nuklidit. Taulukossa kirjain 'a' tarkoittaa juliaanista vuotta (365,25 vuorokautta).

nuklidivanha nimivanha symbolihajoamistapapuoliintumisaikaluovutettu energia, MeVhajoamistuote  232Th  Torium  Th  α  1,405·1010 a  4,081  228Ra  228Ra  mesotorium-1  MsTh1  β-  5,75 a  0,046  228Ac   228Ac      mesotorium-2  MsTh2  β-  6,15 h  2,124  228Th    228Th  radiotorium  RdTh   α  1,9116 a  5,520  224Ra  224Ra       torium X  ThX  α  3,6319 d  5,789  220Rn     220Rn     thoron, toriumemanaatio  Tn  α  55,6 s  6,404  216Po      216Po  torium A  ThA  α   0,145 s   6,906  212Pb  212Pb    torium B  ThB  β-  10,64 h   0,570   212Bi  212Bi     torium C  ThC  β- 64,06 %  α 35,94 %  60,55 min  2,252  6,208  212Po  208Tl    212Po     torium C′  ThC′  α  299 ns  8,955  208Pb  208Tl   torium C″  ThC″  β-   3,053 min   4,999   208Pb  208Pb     torium D, toriumlyijy  ThD  —  stabiili  —  — 

 Radiumsarja (4n+2 -sarja) 

Uraani- eli radiumsarjaan kuuluvat seuraavat nuklidit:

nuklidivanha nimivanha symbolihajoamistapapuoliintumisaikaluovutettu energia, MeVhajoamistuote  238U   uraani  U  α  4,468·109 a  4,270  234Th   234Th   uraani X1  UX1  β-  24,10 d  0,273  234Pa   234mPa   uraani X2, brevium  UX2  β- (noin 0,16 % muuttuu vakaampaan muotoon 234Pa, jonka puoliintumisaika on 6,70 h)  1,17 min  2,197  234U   234U   Uraani II  UII  α  245500 a  4,859  230Th   230Th   ionium  Io  α  75380 a  4,770  226Ra   226Ra   radium  Ra  α  1602 a  4,871  222Rn   222Rn   radon, radiumemanaatio  Rn, Em  α  3,8235 d  5,590  218Po   218Po   radium A  RaA  α 99,98 %  β- 0,02 %  3,10 min  6,115  0,265  214Pb  218At   218At    α 99,90 %  β- 0,10 %  1,6 s  6,874  2,883  214Bi  218Rn   218Rn    α  35 ms  7,263  214Po   214Pb   radium B  RaB  β-  26,8 min  1,024  214Bi   214Bi   radium C  RaC  β- 99,98 %  α 0,02 %  19,9 min   3,272  5,617  214Po  210Tl   214Po   radium C′  RaC′  α   0,1643 ms   7,883  210Pb   210Tl   radium C″  RaC″  β-  1,30 min  5,484  210Pb   210Pb   radium D  RaD  β-  22,3 a  0,064  210Bi   210Bi   radium E  RaE  β- 99,99987 %  α 0,00013 %   5,013 d  1,426  5,982  210Po  206Tl   210Po   radium F, polonium  RaF  α   138,376 d  5,407  206Pb   206Tl   β-  4,199 min  1,533  206Pb   206Pb   radium G, uraanilyijy  RaG  -  stabiili  -  - 

 Aktiniumsarja (4n+3 -sarja) 
Aktiniumsarjaan kuuluvat seuraavat nuklidit:

nuklidivanha nimivanha symbolihajoamistapapuoliintumisaikaluovutettu energia, MeVhajoamistuote  239Pu   α  2,41·104 a  5,244  235U   235U   aktinouraani  AcU  α  7,04·108 a  4,678  231Th   231Th   uraani Y  UY  β-  25,52 h  0,391  231Pa   231Pa   protaktinium  Pa  α  32760 a  5,150  227Ac   227Ac   aktinium  Ac  β- 98,62 %  α 1,38 %  21,772 a  0,045  5,042  227Th  223Fr   227Th   radioaktinium  RdAc  α  18,68 d  6,147  223Ra   223Fr   aktinium K  AcK  β-   21,8 min  1,149  223Ra   223Ra   aktinium X  AcX  α  11,43 d  5,979  219Rn   219Rn   aktinon, aktiniumemanaatio  An, AcEm  α  3,96 s  6,946  215Po   215Po   aktinium A  AcA  α 99,99977 %  β- 0,00023 %   1,781 ms   7,527  0,715  211Pb  215At   215At   α  0,1 ms   8,178   211Bi   211Pb   aktinium B  AcB  β-  36,1 min   1,367   211Bi   211Bi   aktinium C  AcC  α 99,724 %  β- 0,276 %   2,14 min  6,751  0,575  207Tl  211Po   211Po   aktinium C′  AcC′  α  516 ms   7,595   207Pb   207Tl   aktinium C″  AcC″  β-   4,77 min  1,418  207Pb   207Pb   aktinium D, aktiniumlyijy  AcD  –  stabiili  —  — 

Neptuniumsarja (4n+1 -sarja) 

Neptuniumsarjan nuklideista vain Bi-209 ja Tl-205 esiintyvät luonnossa.
300px|thumb|right

nuklidihajoamistapapuoliintumisaikaluovutettu energia, MeVhajoamistuote  241Pu   β-  14,4 a  0,021  241Am   241Am   α  432,2 a  5,638  237Np   237Np   α  2,14·106 a  4,959  233Pa   233Pa   β-      27,0 d  0,571  233U   233U   α  1,592·105 a  4,909  229Th 
   229Th   α   7,54·104 a  5,168  225Ra   225Ra   β-  14,9 d  0,36  225Ac   225Ac   α  10,0 d  5,935  221Fr   221Fr   α  4,8 min  6,3  217At   217At   α  32 ms   7,0   213Bi   213Bi   α  46,5 min   5,87   209Tl   209Tl   β-   2,2 min  3,99  209Pb   209Pb   β-  3,25 h   0,644  209Bi   209Bi   α   1,9·1019 a  3,14  205Tl   205Tl   —  stabiili  —  — 

 Lähteet 

 Aiheesta muualla 

Luokka:Radioaktiivisuus