Радиоактивные ряды

Определение "Радиоактивные ряды" в Большой Советской Энциклопедии

Радиоактивные ряды, радиоактивные семейства, группы генетически связанных радиоактивных изотопов, в которых каждый последующий изотоп возникает в результате a- или b-распада предыдущего. Каждый Радиоактивные ряды имеет родоначальника - изотоп с наибольшим периодом полураспада T_1/2 . Завершают Радиоактивные ряды стабильные изотопы.

Если ядро испускает a-частицу, его заряд (Z) уменьшается на 2, а массовое число (А) - на 4. При испускании b-частицы Z увеличивается на 1, а А не изменяется. Следовательно, в каждом Радиоактивные ряды массовые числа изотопов могут или быть одинаковыми, или различаться на число, кратное 4. Если значения массовых чисел членов данного Радиоактивные ряды делятся на 4 без остатка, то такие массовые числа можно выразить общей формулой 4n (где n - некоторое целое число): в тех же случаях, когда при делении на 4 в остатке будет 1, 2 или 3, общие формулы для массовых чисел можно записать как 4n + 1, 4n + 2 или 4n + 3. В соответствии с этими формулами различают 4 Радиоактивные ряды, родоначальниками которых являются  (ряд 4n);  (4n + 1); (4n + 2); (4n + 3). Сами Радиоактивные ряды обычно называют по их родоначальникам. Поэтому говорят о Радиоактивные ряды тория, нептуния, урана (²³⁸U) и актино-урана (²³⁵U). Иногда ряд ²³⁸U называют рядом урана-радия (наиболее устойчивый изотоп радия ²²⁶Ra - член этого Радиоактивные ряды). Разумеется, радиоактивный изотоп может входить только в один какой-либо определённый Радиоактивные ряды

В природе существуют ряды тория, актиноурана и урана-радия (естественные Радиоактивные ряды). Это связано с тем, что периоды полураспада ²³²Th (T_1/2 = 1,41×10¹⁰ лет), ²³⁵U (T_1/2 = 7,13×10⁸ лет) и ²³⁸U (T_1/2 = 4,51×10⁹ лет) соизмеримы с возрастом Земли (несколько миллиардов лет), и эти изотопы ещё не успели полностью распасться. Заканчиваются естественные Радиоактивные ряды изотопами свинца ²⁰⁸Pb, ²⁰⁷Pb и ²⁰⁶Pb.

Период полураспада ²³⁷Np составляет 2,14×10⁶ лет. Поэтому нептуния и членов его Радиоактивные ряды в природе нет; все они были получены в 40-50-х гг. 20 в. искусственно, с помощью ядерных реакций. Завершается ряд ²³⁷Np стабильным ²⁰⁹Bi. Каждый Радиоактивные ряды содержит как долгоживущие, так и короткоживущие изотопы (см. рис.). Если изотоп принадлежит к естественному Радиоактивные ряды, то он обязательно присутствует в природе, даже если скорость распада его ядер очень велика. Связано это с тем, что в Радиоактивные ряды с течением времени устанавливается т. н. вековое равновесие. Время достижения такого равновесия во всём ряду приблизительно равно 10 периодам полураспада самого долгоживущего промежуточного члена ряда. При вековом равновесии скорости образования изотопа и его распада равны. Поэтому содержание такого изотопа остаётся практически неизменным в течение столетий. Оно с неизмеримо малой скоростью уменьшается лишь по мере распада родоначальника ряда.

Установлением векового равновесия в естественных Радиоактивные ряды объясняется присутствие в природе таких относительно малоустойчивых радиоактивных химических элементов, как протактиний, актиний, радий, франций, радон, астат и полоний. Содержание каждого из них в природе тем ниже, чем меньше T_1/2 соответствующих изотопов - членов Радиоактивные ряды Так, на 1 т урана в природе приходится всего около 0,34 г изотопа ²²⁶Ra, имеющего T_1/2 около 1600 лет.

Большинство членов естественных Радиоактивные ряды имеет специальные названия и символы (см. рис.). Например, изотоп ²³⁰Th называется ионием (символ Io); ²¹⁴Po - радием-це-штрих (RaC"), a ²²⁸Ra - мезоторием-один (MsTh₁). Эти названия возникли исторически ещё до появления понятия об изотопах.

Некоторые изотопы - члены Радиоактивные ряды - распадаются не по одному пути (a-, или b-распад), а по двум. Ядра таких изотопов в одних случаях испускают a-частицы, в других b-частицы. Например, ²²⁷Ac в ряду актиноурана в 988 случаях из 1000 претерпевает (a-распад, а в 12 случаях - b-распад. Вероятность распада по каждому пути (в процентах) указана числами около стрелок, соответствующих a- и b-распаду такого изотопа.
Лит. см, при ст. Радиоактивность.
  С. С. Бердоносов.