Zerfallsreihe

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) charakterisiert diese auch eindeutig:

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Es gibt drei vollständig vorhandene natürliche Zerfallsreihen:

• Uran-Radium-Reihe: Ausgangsnuklid ²³⁸U, Endnuklid ²⁰⁶Pb; (4n+2-Reihe)
• Uran-Actinium-Reihe: Ausgangsnuklid ²³⁵U bei der Verlängerung zu den künstlichen Transuranen ist ²³⁹Pu die erste Vorgängerstufe von ²³⁵U, Endnuklid ²⁰⁷Pb; (4n+3-Reihe)
• Thorium-Reihe: Ausgangsnuklid ²³²Th, jedoch sind noch seine Vorgängernuklide bis zum ²⁴⁴Pu auf der Erde vorhanden, sodass die Reihe streng genommen schon dort beginnt. Endnuklid ²⁰⁸Pb; (4n-Reihe)

Die 4. Zerfallsreihe kommt bis auf den letzten Schritt in der Natur nicht vor, da das langlebige, namensgebende und am Anfang stehende ²³⁷Np dieser Reihe praktisch vollständig zerfallen ist, und die meisten Zwischenprodukte kurze Halbwertszeiten haben. Nur das letzte Radionuklid dieser Reihe ²⁰⁹Bi 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 ²³⁷Np. Oft wird jedoch ²⁴¹Pu als ihr Ausgangsnuklid betrachtet, Endnuklid ²⁰⁵Tl; (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

Siehe auch

• Verschiebungsgesetz