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 1,9·10¹⁹ 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	3,4·10⁵ év	5,162	²⁴⁴Pu
²⁴⁴Pu			α	8·10⁷ 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	2,3·10⁷ év	4,494	²³²Th
²³²Th	Th	tórium	α	1,405·10¹⁰ 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	2,14·10⁶ év	4,959	²³³Pa
²³³Pa	β⁻	27,0 nap	0,571	²³³U
²³³U	α	1,592·10⁵ 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.

Uranium series — (More comprehensive graphic)

nuklid	történelmi név (rövid)	történelmi név (teljes)	bomlási mód	felezési idő	felszabaduló energia, MeV	bomlástermék
²³⁸U	U_I	urán I	α	4,468·10⁹ 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	U_II	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	2,41·10⁴ év	5,244	²³⁵U
²³⁵U	AcU	aktin urán	α	7,04·10⁸ 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

↑ 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

[PU244-1] 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.

[1]