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). thumb|300px|right
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:
thumb|right|300px 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