Szereg promieniotwórczy
Z Wikipedii
Szereg promieniotwórczy – zespół pierwiastków promieniotwórczych powstający w wyniku następujących po sobie rozpadów promieniotwórczych. Kolejne produkty rozpadów promieniotwórczych tworzą szereg, który rozpoczyna się izotopem promieniotwórczym o długim okresie półtrwania, a kończy izotopem trwałym (niepromieniotwórczym).
Przemiany w wyniku których powstaje szereg promieniotwórczy to przemiany typu alfa α i beta β-. W pierwszym przypadku następuje przesunięcie pierwiastka w układzie okresowym o dwa miejsca w lewo (zmniejszenie liczby atomowej o 2 i liczby masowej o 4), w drugim przypadku o jedno miejsce w prawo (wzrost wartości liczby atomowej o1 i brak zmiany liczby masowej). Zasady te, wyrażają tzw. prawo przesunięć Soddy'ego i Fajansa z 1913 – mające dziś już tylko charakter historyczny.
Spis treści |
[edytuj] Przynależność nuklidów do szeregów promieniotwórczych
O tym, do którego szeregu należy dany nuklid decyduje wartość jego liczby masowej A. W rozpadzie promieniotwórczym liczba masowa zmienia się o 4 poprzez emisję cząstki α; można to przedstawić wzorem:
gdzie:
- n – liczba całkowita,
- m – przyjmuje wartości 0, 1, 2, 3.
W ten sposób otrzymujemy 4 szeregi promieniotwórcze:
- występujące naturalnie w przyrodzie:
- sztuczny
- (m = 1) neptunowy – 237Np → 209Bi
[edytuj] Szereg uranowo–radowy
Szereg rozpoczyna się rozpadem izotopu uranu 238U o okresie półtrwania wynoszącym 4,5 miliarda lat a kończy na stabilnym ołowiu 206Pb. Szereg opisuje wzór 4n + 2 i należy do niego 16 nuklidów, między innymi: 238U, 234U, 226Ra, 222Rn, 210Po, 210Pb.
nuklid | typ rozpadu | czas połowicznego rozpadu | uwolniona energia, MeV | produkt rozpadu |
---|---|---|---|---|
U 238 | α | 4,51•109 lat | 4,270 | Th 234 |
Th 234 | β- | 24.10 d | 0,273 | Pa 234 |
Pa 234 | β- | 1,18 min | 2,197 | U 234 |
U 234 | α | 2,44∙105 lat | 4.859 | Th 230 |
Th 230 | α | 7,50∙104 lat | 4,770 | Ra 226 |
Ra 226 | α | 1622 lat | 4,871 | Rn 222 |
Rn 222 | α | 3,823 d | 5,590 | Po 218 |
Po 218 | α | 3,05 min | 6,88 | Pb 214 |
Pb 214 | β- | 26,8 min | 1,024 | Bi 214 |
Bi 214 | β- 99,98% α 0,02% |
19,7 min | 3,272 5,617 |
Po 214 Tl 210 |
Po 214 | α | 0,162 ms | 7,883 | Pb 210 |
Tl 210 | β- | 1,32 min | 5,484 | Pb 210 |
Pb 210 | β- | 22,3 lat | 0,064 | Bi 210 |
Bi 210 | β- 99,99987% α 0,00013% |
5,0 d | 1,426 5,982 |
Po 210 Tl 206 |
Po 210 | α | 138,375 d | 5,407 | Pb 206 |
Pb 206 | . | trwały | . | . |
[edytuj] Szereg uranowo–aktynowy
Szereg rozpoczyna się rozpadem izotopu uranu 235U o okresie półtrwania wynoszącym 700 milionów lat a kończy na stabilnym ołowiu 207Pb. Szereg opisuje wzór 4n + 3 i należy do niego14 nuklidów, między innymi: 235U, 231Pa, 223Ra.
nuklid | typ rozpadu | czas połowicznego rozpadu | uwolniona energia, MeV | produkt rozpadu |
---|---|---|---|---|
U 235 | α | 6,96•108 lat | 4,678 | Th 231 |
Th 231 | β- | 25,64 h | 0,391 | Pa 231 |
Pa 231 | α | 32760 lat | 5,150 | Ac 227 |
Ac 227 | β- 98,62% α 1,38% |
21,772 lat | 0,045 5.042 |
Th 227 Fr 223 |
Th 227 | α | 18,72 d | 6,147 | Ra 223 |
Fr 223 | β- | 21,8 min | 1,149 | Ra 223 |
Ra 223 | α | 11,434 d | 5,979 | Rn 219 |
Rn 219 | α | 3,920 s | 6,946 | Po 215 |
Po 215 | α 99,99977% β- 0,00023% |
1,78 ms | 7,527 0,715 |
Pb 211 At 215 |
Pb 211 | β- | 36,1 min | 1,367 | Bi 211 |
Bi 211 | α 99,724% β- 0,276% |
2,15 min | 6,751 0,575 |
Tl 207 Po 211 |
Po 211 | α | 510 ms | 7,595 | Pb 207 |
Tl 207 | β- | 4,79 min | 1,418 | Pb 207 |
Pb 207 | . | trwały | . | . |
[edytuj] Szereg torowy
Szereg rozpoczyna się rozpadem izotopu toru 232Th o okresie półtrwania 14 miliardów lat a kończy na stabilnym ołowiu 208Pb. Szereg jest opisanym wzorem 4n + 0 i należy do niego 12 nuklidów, między innymi: 232Th, 228Th, 228Ra, 220Rn.
nuklid | typ rozpadu | czas połowicznego rozpadu | uwolniona energia, MeV | produkt rozpadu |
---|---|---|---|---|
Th 232 | α | 1,405•1010 lat | 4,081 | Ra 228 |
Ra 228 | β- | 5,75 lat | 0,046 | Ac 228 |
Ac 228 | β- | 6,13 h | 2,124 | Th 228 |
Th 228 | α | 1,913 lat | 5,520 | Ra 224 |
Ra 224 | α | 3,64 d | 5,789 | Rn 220 |
Rn 220 | α | 54,5 s | 6,404 | Po 216 |
Po 216 | α | 0,158 s | 6,906 | Pb 212 |
Pb 212 | β- | 10,64 h | 0,570 | Bi 212 |
Bi 212 | β- 64,06% α 35,94% |
60,55 min | 2,252 6,208 |
Po 212 Tl 208 |
Po 212 | α | 3∙10-7 s | 8,955 | Pb 208 |
Tl 208 | β- | 3,0 min | 4,999 | Pb 208 |
Pb 208 | . | trwały | . | . |
[edytuj] Szereg neptunowy
Szereg rozpoczyna się rozpadem izotopu neptunu 237Np o okresie półtrwania 2,1 miliona lat a kończy na stabilnym bizmucie 209Bi. Szereg opisany jest wzorem 4n + 1 i należy do niego 13 nuklidów, między innymi: 237Np, 233U, 229Th.
Szereg neptunowy występuje jedynie w wyniku sztucznego otrzymywania (naświetlanie uranu strumieniem neutronów). Okres półtrwania neptunu jest około 2000 razy krótszy od wieku Ziemi przez co zostały jedynie niewykrywalne jego ilości. Obecnie w rudach uranowych występuje go ok. 1,8∙10-12% (2 atomy neptunu na bilion atomów uranu).
nuklid | typ rozpadu | czas połowicznego rozpadu | uwolniona energia, MeV | produkt rozpadu |
---|---|---|---|---|
Np 237 | α | 2,14•106 lat | 4,959 | Pa 233 |
Pa 233 | β- | 27,0 d | 0,571 | U 233 |
U 233 | α | 1,59•105 lat | 4,909 | Th 229 |
Th 229 | α | 7340 lat | 5,168 | Ra 225 |
Ra 225 | α | 14,8 d | 0,36 | Ac 225 |
Ac 225 | α | 10 d | 5,935 | Fr 221 |
Fr 221 | α | 4,8 min | 6,3 | At 217 |
At 217 | α | 32,3 ms | 7,0 | Bi 213 |
Bi 213 | β- α |
46 min | . 5,87 |
Po 213 Tl 209 |
Po 213 | α | 4,2∙10-6 s | . | Pb 209 |
Tl 209 | β- | 2,2 min | 3,99 | Pb 209 |
Pb 209 | β- | 3,25 h | 0,644 | Bi 209 |
Bi 209 | . | trwały | . | . |
Izotop 209Bi, choć często opisywany jako trwały, ma okres połowicznego rozpadu 1,9·1019 lat, a produktem rozpadu jest 205Tl. Tak długi okres rozpadu (setki milionów razy dłuższy od wieku wszechświata) pozwala traktować bizmut jako praktycznie trwały.