- Zerfallskette
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Eine Zerfallsreihe ist die Abfolge der Zerfallsprodukte des radioaktiven Zerfalls, die entsteht, wenn ein radioaktives Nuklid seinerseits in ein anderes Nuklid zerfällt. Dieses Nuklid wird auch Tochternuklid genannt, das dem Tochternuklid folgende Enkelnuklid, das dem Enkelnuklid folgende Urenkelnuklid usw. Die Zerfallsreihe gibt an, in welche Isotope das Ausgangsnuklid der Reihe nach zerfällt. Da die natürlichen Zerfallsarten die Massenzahl des Nuklids entweder unverändert lassen, wie die Gamma- und Betastrahlung (wandelt ein Neutron in ein Proton und ein Elektron um, die Massenzahl bleibt gleich, Kernladungszahl wird um 1 erhöht), oder um vier vermindern, wie die Alphastrahlung, gibt es für schwere natürliche Radionuklide vier verschiedene Zerfallsreihen, die Massenzahlen (links hochgestellt) charakterisieren diese auch eindeutig.[1]
Inhaltsverzeichnis
Die natürlichen Zerfallsreihen
Es gibt drei vollständig vorhandene natürliche Zerfallsreihen:
- Uran-Radium-Reihe: Ausgangsnuklid Uran-238, Endnuklid Blei-206; (4n+2-Reihe)
- Uran-Actinium-Reihe: Ausgangsnuklid Uran-235, bei der Verlängerung zu den künstlichen Transuranen ist Plutonium-239 die erste Vorgängerstufe von Uran-235, Endnuklid Blei-207; (4n+3-Reihe)
- Thorium-Reihe: Ausgangsnuklid Thorium-232, jedoch sind noch seine Vorgängernuklide bis zum Plutonium-244 auf der Erde vorhanden[2], sodass die Reihe streng genommen schon dort beginnt. Endnuklid Blei-208; (4n-Reihe)
Die 4. Zerfallsreihe kommt bis auf den letzten Schritt in der Natur nicht vor, da das langlebige, namensgebende und am Anfang stehende Neptunium-237 dieser Reihe praktisch vollständig zerfallen ist, und die meisten Zwischenprodukte kurze Halbwertszeiten haben. Nur das letzte Radionuklid dieser Reihe Bismut-209 ist wegen seiner extrem langen Halbwertszeit noch vorhanden und wurde deshalb sogar lange für das Endnuklid der Reihe gehalten, bis 2003 entdeckt wurde, dass es ein Alphastrahler mit 19 Trillionen Jahren Halbwertszeit ist.
- Neptunium-Reihe: Ausgangsnuklid ist nach dem Namen Neptunium-237. Oft wird jedoch Plutonium-241 als ihr Ausgangsnuklid betrachtet, Endnuklid Thallium-205; (4n+1-Reihe)
Aus einer vorhandenen Menge eines instabilen Nuklids bildet sich durch Zerfall ein Gemisch der Nuklide, die ihm in der Zerfallsreihe folgen, bevor irgendwann alle Kerne die Reihe bis zum Endnuklid durchlaufen haben. In dem Gemisch sind Nuklide mit kurzer Halbwertszeit nur in geringer Menge vorhanden, während solche mit längerer Halbwertszeit sich entsprechend stärker ansammeln.
Lage in der Nuklidkarte
Neutronenzahl N = 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 Americium Z = 95 241Am
Plutonium Z = 94 239Pu
240Pu
241Pu
244Pu
Neptunium Z = 93 237Np
240Np
Uran Z = 92 233U
234U
235U
236U
237U
238U
240U
Protactinium Z = 91 231Pa
233Pa
234Pa
Thorium Z = 90 227Th
228Th
229Th
230Th
231Th
232Th
234Th
Actinium Z = 89 225Ac
227Ac
228Ac
Radium Z = 88 221Ra
223Ra
224Ra
225Ra
226Ra
227Ra
228Ra
Francium Z = 87 221Fr
223Fr
Radon Z = 86 217Rn
218Rn
219Rn
220Rn
222Rn
223Rn
Astat Z = 85 215At
217At
218At
219At
Polonium Z = 84 210Po
211Po
212Po
213Po
214Po
215Po
216Po
218Po
Bismut Z = 83 209Bi
210Bi
211Bi
212Bi
213Bi
214Bi
215Bi
Blei Z = 82 206Pb 207Pb 208Pb 209Pb
210Pb
211Pb
212Pb
214Pb
Thallium Z = 81 205Tl 206Tl
207Tl
208Tl
209Tl
210Tl
Quecksilber Z = 80 206Hg
Neutronenzahl N = 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 Legende: Uran-Radium-Reihe Uran-Actinium-Reihe (Plutonium-) Thorium-Reihe Neptunium-Reihe (Pfeile nicht maßstäblich) Wahrscheinliche Fortsetzung Wahrscheinliche Fortsetzung Wahrscheinliche Fortsetzung Wahrscheinliche Fortsetzung Historische Bezeichnungen
In der klassischen Zeit der Erforschung der radioaktiven Zerfallsreihen wurden die verschiedenen Nuklide mit anderen Namen bezeichnet, an denen sich die Zugehörigkeit zu einer natürlichen Zerfallsreihe und die Ähnlichkeit in den Eigenschaften erkennen ließ (z. B. sind Radon, Thoron und Actinon alles Edelgase)[3]:
Aktueller Name Historischer Name Langversion des Namens 238U U Uran 235U AcU Actinuran 234U UII Uran II 234Pa UZ Uran Z 234mPa UX2 Uran X2 234Th UX1 Uran X1 231Th UY Uran Y 230Th IO Ionium 228Th RdTh Radiothor 227Th RdAc Radioactinium 228Ac MsTh2 Mesothor 2 228Ra MsTh1 Mesothor 1 226Ra Ra Radium 224Ra ThX Thorium X 223Ra AcX Actinium X 223Fr AcK Actinium K 222Rn Rn Radon 220Rn Tn Thoron 219Rn An Actinon 218Po RaA Radium A 216Po ThA Thorium A 215Po AcA Actinium A 214Po RaC' Radium C' 212Po ThC' Thorium C' 211Po AcC' Actinium C' 210Po RaF Radium F 214Bi RaC Radium C 212Bi ThC Thorium C 211Bi AcC Actinium C 210Bi RaE Radium E 214Pb RaB Radium B 212Pb ThB Thorium B 211Pb AcB Actinium B 210Pb RaD Radium D 210Tl RaC" Radium C" 208Tl ThC" Thorium C" 207Tl AcC" Actinium C" Die Uran-Radium-Reihe würde in dieser alten Bezeichnungsweise folgendermaßen aussehen:
U → UX1 → UX2 (→ UZ) → UII → Io → Ra → Rn → RaA → RaB → RaC → RaC' (oder RaC") → RaD → RaE → RaF → 206Pb
Einzelnachweise
- ↑ Radioanalytisches Labor Buheitel: Delayed-Coincidence Liquid Scintillation Spectrometry (DCLSS). (geprüft am: 2008-03-02)
- ↑ D. C. Hoffman, F. O. Lawrence, J. L. Mewherter, F. M. Rourke: Detection of Plutonium-244 in Nature. In: Nature. 234, 1971, S. 132–134 (doi:10.1038/234132a0).
- ↑ C. M. Lederer, J. M. Hollander, I. Perlman: Table of Isotopes. 6. Auflage, Wiley & Sons, New York 1968
Siehe auch
Weblinks
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