Szerkesztő:Szaszicska/Bomlási sor

A nukleáris tudományokban a bomlási sor alatt a különböző radioaktív bomlástermékek bomlásának sorozatát, mint összefüggő átalakulási láncot értik. A radioaktív elemek többsége nem közvetlenül stabil állapotba jutva bomlik, hanem több egymást követő bomlás során alakul át végül egy stabil izotóppá.

A bomlási sorban elfoglalt helyet az előző vagy következő állapothoz képest szokás megadni. Egy izotóp (az anyaizotóp) bomlása során keletkező izotóp neve leányizotóp. A leányizotóp lehet stabil, de akár tovább is bomolhat a saját leányizotópjaivá.

Típusok

Ez a diagram a cikkben ismertetett négy bomlási sort ábrázolja: a tórium (kékkel), a rádium (pirossal), az aktínium (zölddel) és a neptúnium sort (bíbor színben).

A négy leggyakoribb radioaktív bomlási mód az alfa-bomlás, béta-bomlás, fordított béta-bomlás (pozitron emisszió vagy elektronbefogás) és az izomer átalakulás. Ezen bomlási módok közül csak az alfa-bomlás során változik a mag tömegszáma (A), mégpedig minden esetben néggyel csökken. Emiatt szinte bármely bomlás eredménye olyan mag lesz, mely tömegszámának négyes maradéka ugyanannyi lesz, ami a nuklidokat négy csoportba sorolja. Bármely lehetséges bomlási sor tagjait teljes egészükben ezen négy csoport valamelyikéből kell vennünk. Mind a négy sorban keletkezik hélium-4 is (az alfa-részecskék hélium-4 atommagok).

A természetben három fő bomlási sor (vagy család) található meg, ezeket tórium, rádium és aktínium soroknak nevezik, a négy csoportból ezek tesznek ki hármat, és utolsó tagjuk három különböző, stabil ólomizotóp. Ezen sorokban az egyes izotópok tömegszáma rendre az alábbi képletekkel írható le: A = 4n, A = 4n + 2 és A = 4n + 3. E három bomlási sor hosszú felezési idejű kiindulási izotópjai rendre a tórium-232, urán-238]] és urán-235, melyek a Föld keletkezése óta léteznek. Nyomnyi mennyiségben a plutónium izotópjait, a plutónium-244-et és a plutónium-239-et is kimutatták a Földön.[1]

A negyedik bomlási sor, az A = 4n + 1 neptúnium sor a kezdő neptúnium-237 izotóp viszonylag rövid felezési ideje miatt (2,14 millió év) a természetben már nem fordul elő, leszámítva az utolsó (sebességmeghatározó) lépését, a bizmut-209 bomlását. Ma a tallium-205-öt tekintik e bomlási sor utolsó tagjának. Egyes régebbi forrásokban a bizmut-209 szerepel utolsó izotópként, de az utóbbi időben fedezték fel, hogy a bizmut-219 radioaktív, felezési ideje 1,9·10^19 év.

Sok más rövidebb bomlási sor is van, például a szén-14-é. Ezen bomlási sorok kezdő izotópja a Földön a kozmikus sugárzás hatására keletkezik.

Aktinoidák alfa-bomlási sorai

A bomlási sorok kisebb elágazásai (ahol a valószínűség kisebb mint 0,0001%) nincsenek feltüntetve az alábbi táblázatokban. A felszabaduló energiába minden kibocsátott részecske (elektronok, alfa-részecskék, röntgen- és gamma-fotonok, neutrínók, Auger-elektronok) és a visszalökődő mag (feltételezve, hogy az eredeti atommag nyugalmi helyzetben volt) mozgási energiája is bele van számolva.

A lenti táblázatokban (a neptúnium sor kivételével) a természetben előforduló nuklidok történelmi neve is fel van tüntetve. Ezeket e neveket a bomlási sorok felfedezésekor és vizsgálatuk elején használták. A történelmi névből beazonosítható, hogy az adott nuklid melyik bomlási sorba tartozik.

A természetben előforduló, lentebb ismertetett három aktinoida alfa-bomlási sor — tórium, urán/rádium (U-238) és aktínium (U-235) — mindegyike más ólomizotóppal ér véget (rendre Pb-208, Pb-206 és Pb-207). Mindhárom ólomizotóp stabil és a természetben primordiális nuklidként is megtalálhatók, de az ólom-204-gyel (mely csak primordiális eredetű) szemben mutatkozó többletmennyiségük felhasználható kőzetek korának megállapítására az urán-ólom kormeghatározás révén.

Tórium sor

A Th-232 4n bomlási sorát „tórium sornak” nevezik. Ebben a természetes tórium-232-vel kezdődő bomlási sorban az alábbi elemek fordulnak elő: aktínium, bizmut, ólom, polónium, rádium és radon. Mindegyik elem – legalább átmenetileg – megtalálható bármilyen természetes tóriumtartalmú mintában, legyen az fém, valamilyen vegyület vagy ásvány. A bomlási sor utolsó tagja az ólom-208.

nuklid	történelmi név (rövid)	történelmi név (teljes)	bomlási mód	felezési idő	felszabaduló energia, MeV	bomlástermék
^252Cf			α	2,645 év	6,1181	^248Cm
^248Cm			α	3,4·10^5 év	5,162	^244Pu
^244Pu			α	8·10^7 év	4,589	^240U
^240U			β^−	14,1 óra	0,39	^240Np
^240Np			β^−	1,032 óra	2,2	^240Pu
^240Pu			α	6561 év	5,1683	^236U
^236U			α	2,3·10^7 év	4,494	^232Th
^232Th	Th	tórium	α	1,405·10^10 év	4,081	^228Ra
^228Ra	MsTh1	mezotórium 1	β^−	5,75 év	0,046	^228Ac
^228Ac	MsTh2	mezotórium 2	β^−	6,25 óra	2,124	^228Th
^228Th	RdTh	radiotórium	α	1,9116 év	5,520	^224Ra
^224Ra	ThX	tórium X	α	3,6319 nap	5,789	^220Rn
^220Rn	Tn	toron, tórium emanáció	α	55,6 s	6,404	^216Po
^216Po	ThA	tórium A	α	0,145 s	6,906	^212Pb
^212Pb	ThB	tórium B	β^−	10,64 óra	0,570	^212Bi
^212Bi	ThC	tórium C	β^− 64,06% α 35,94%	60,55 perc	2,252 6,208	^212Po ^208Tl
^212Po	ThC′	tórium C′	α	299 ns	8,955	^208Pb
^208Tl	ThC″	tórium C″	β^−	3,053 perc	4,999	^208Pb
^208Pb	ThD	tórium D	stabil	.	.

Neptúnium sor

A Np-237 4n + 1 sorát „neptúnium sornak” nevezik. Ennek a bomlási sornak csak két eleme található meg a természetben, a bizmut és a tallium. Amerícium-241 ionizációs kamrát tartalmazó füstérzékelőkben az amerícium bomlása során jelentős mennyiségű neptúnium-237 halmozódik fel, és – legalábbis átmenetileg – a következő elemek is előfordulnak benne, mint a neptúnium bomlástermékei: aktínium, asztácium, bizmut, francium, ólom, polónium, protaktínium, rádium, tallium, tórium és urán. Mivel ezt a bomlási sort csak az utóbbi időben kezdték alaposabban tanulmányozni, az ebben előforduló nuklidoknak nincs történelmi nevük.

nuklid	bomlási mód	felezési idő	felszabaduló energia, MeV	bomlástermék
^249Cf]]	α	351 év	5,813+0,388	^245Cm
^245Cm	α	8500 év	5,362+0,175	^241Pu
^241Pu	β^−	14,4 év	0,021	^241Am
^241Am	α	432,7 év	5,638	^237Np
^237Np	α	2,14·10^6 év	4,959	^233Pa
^233Pa	β^−	27,0 nap	0,571	^233U
^233U	α	1,592·10^5 év	4,909	^229Th
^229Th	α	7340 év	5,168	^225Ra
^225Ra	β^−	14,9 nap	0,36	^225Ac
^225Ac	α	10,0 nap	5,935	^221Fr
^221Fr	α	4,8 perc	6,3	^217At
^217At	α	32 ms	7,0	^213Bi
^213Bi	β^− 97,80% α 2,20%	46,5 perc	1,423 5,87	^213Po ^209Tl
^213Po	α	3,72 μs	8,536	^209Pb
^209Tl	β^−	2,2 perc	3,99	^209Pb
^209Pb	β^−	3,25 óra	0,644	^209Bi
^209Bi	α	1,9{e|19}} év	3,14	^205Tl
^205Tl	.	stabil	.	.

Rádium sor (más néven urán sor)

Az U-238 4n+2 bomlási sorát „rádium sornak” (néha „urán sornak”) nevezik. Ebben a természetes urán-238-cal kezdődő bomlási sorban az alábbi elemek fordulnak elő: asztácium, bizmut, ólom, polónium, protaktínium, rádium, radon, tallium és tórium. Mindegyik elem – legalább átmenetileg – megtalálható bármilyen természetes urántartalmú mintában, legyen az fém, valamilyen vegyület vagy ásvány. A bomlási sor utolsó tagja az ólom-206.

(More comprehensive graphic)

nuklid	történelmi név (rövid)	történelmi név (teljes)	bomlási mód	felezési idő	felszabaduló energia, MeV	bomlástermék
^238U	UI	urán I	α	4,468·10^9 év	4,270	^234Th
^234Th	UX1	urán X1	β^−	24,10 nap	0,273	^234mPa
^234mPa	UX2	urán X2, brevium	β^− 99,84 % IT 0,16 %	1,16 perc	2,271 0,074	^234U ^234Pa
^234Pa	UZ	urán Z	β^−	6,70 óra	2,197	^234U
^234U	UII	urán II	α	245500 év	4,859	^230Th
^230Th	Io	ionium	α	75380 év	4,770	^226Ra
^226Ra	Ra	Radium	α	1602 év	4,871	^222Rn
^222Rn	Rn	radon, rádium emanáció	α	3,8235 nap	5,590	^218Po
^218Po	RaA	rádium A	α 99,98 % β^− 0,02 %	3,10 perc	6,115 0,265	^214Pb ^218At
^218At			α 99,90 % β^− 0,10 %	1,5 s	6,874 2,883	^214Bi ^218Rn
^218Rn			α	35 ms	7,263	^214Po
^214Pb	RaB	rádium B	β^−	26,8 perc	1,024	^214Bi
^214Bi	RaC	rádium C	β^− 99,98 % α 0,02 %	19,9 perc	3,272 5,617	^214Po ^210Tl
^214Po	RaC'	rádium C'	α	0,1643 ms	7,883	^210Pb
^210Tl	RaC"	rádium C"	β^−	1,30 perc	5,484	^210Pb
^210Pb	RaD	rádium D	β^−	22,3 év	0,064	^210Bi
^210Bi	RaE	rádium E	β^− 99,99987% α 0,00013%	5,013 nap	1,426 5,982	^210Po ^206Tl
^210Po	RaF	rádium F	α	138,376 nap	5,407	^206Pb
^206Tl	RaE"	rádium E"	β^−	4,199 perc	1,533	^206Pb
^206Pb	RaG	rádium G	-	stabil	-	-

Aktínium sor

Az U-235 4n+3 bomlási sorát „aktínium sornak” nevezik. Ebben a természetes urán-235-tel kezdődő bomlási sorban az alábbi elemek fordulnak elő: aktínium, asztácium, bizmut, francium, ólom, polónium, protaktínium, rádium, radon, tallium és tórium. Mindegyik elem – legalább átmenetileg – megtalálható bármilyen urán-235 tartalmú mintában, legyen az fém, valamilyen vegyület, érc vagy ásvány. A bomlási sor utolsó tagja az ólom-207.

The detailed routes of uranium-235 decay.

nuklid	történelmi név (rövid)	történelmi név (teljes)	bomlási mód	felezési idő	felszabaduló energia, MeV	bomlástermék
^239Pu			α	2,41·10^4 év	5,244	^235U
^235U	AcU	aktin urán	α	7,04·10^8 év	4,678	^231Th
^231Th	UY	urán Y	β^−	25,52 óra	0,391	^231Pa
^231Pa		protaktínium	α	32760 év	5,150	^227Ac]]
^227Ac	Ac	aktínium	β^− 98,62% α 1,38%	21,772 év	0,045 5,042	^227Th ^223Fr
^227Th	RdAc	radioaktínium	α	18,68 nap	6,147	^223Ra
^223Fr	AcK	aktínium K	β^− 99,994% α 0,006%	22,00 perc	1,149 5,340	^223Ra ^219At
^223Ra	AcX	aktínium X	α	11,43 nap	5,979	^219Rn
^219At			α 97,00% β^− 3,00%	56 s	6,275 1,700	^215Bi ^219Rn
^219Rn	An	aktinon, aktínium emanáció	α	3,96 s	6,946	^215Po
^215Bi			β^−	7,6 perc	2,250	^215Po
^215Po	AcA	aktínium A	α 99,99977% β^− 0,00023%	1,781 ms	7,527 0,715	^211Pb ^215At
^215At			α	0,1 ms	8,178	^211Bi
^211Pb	AcB	aktínium B	β^−	36,1 perc	1,367	^211Bi
^211Bi	AcC	aktínium C	α 99,724% β^− 0,276%	2,14 perc	6,751 0,575	^207Tl ^211Po
^211Po	AcC'	aktínium C'	α	516 ms	7,595	^207Pb
^207Tl	AcC"	aktínium C"	β^−	4,77 perc	1,418	^207Pb
^207Pb	AcD	aktínium D	.	stabil	.	.

Jegyzetek

1. D.C. Hoffman, F.O. Lawrence, J.L. Mewherter, F.M. Rourke (1971). „Detection of Plutonium-244 in Nature”. Nature 234 (5325), 132–134. o. DOI:10.1038/234132a0. 

Hivatkozások

• C.M. Lederer, J.M. Hollander, I. Perlman. Table of Isotopes, 6th, New York: John Wiley & Sons (1968) 

Fordítás

Ez a szócikk részben vagy egészben a Decay chain című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

További olvasnivalók

A Wikimédia Commons tartalmaz Szaszicska/Bomlási sor témájú médiaállományokat.

• Decay chains
• Government website listing isotopes and decay energies
• National Nuclear Data Center Freely available databases that can be used to check or construct decay chains. Fully referenced.
• The Live Chart of Nuclides - IAEA with decay chains
• Decay Chain Finder

Kapcsolódó szócikkek

• Radioactive decay
• Decay product
• Radioisotopes (Radionuclide)