радиоактивные семейства, группы генетически связанных радиоактивных изотопов, в которых каждый последующий изотоп возникает в результате α- или β-распада предыдущего. Каждый Р. р. имеет родоначальника - изотоп с наибольшим периодом полураспада T1/2 . Завершают Р. р. стабильные изотопы.
Если ядро испускает α-частицу, его заряд (
Z) уменьшается на 2, а массовое число (
А) - на 4. При испускании β-частицы
Z увеличивается на 1, а
А не изменяется. Следовательно, в каждом Р. р. массовые числа изотопов могут или быть одинаковыми, или различаться на число, кратное 4. Если значения массовых чисел членов данного Р. р. делятся на 4 без остатка, то такие массовые числа можно выразить общей формулой 4
n (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 4
n + 1, 4
n + 2 или 4
n +
3. В соответствии с этими формулами различают 4 Р. р., родоначальниками которых являются
90232Th (
ряд 4
n);
(4
n + 1);
92238U(4
n + 2);
92235U(4
n + 3). Сами Р. р. обычно называют по их родоначальникам. Поэтому говорят о Р. р. тория, нептуния, урана (
238U) и актино-урана (
235U). Иногда
ряд 238U называют рядом урана-радия (наиболее устойчивый изотоп радия
226Ra - член этого Р. р.). Разумеется, радиоактивный изотоп может входить только в один какой-либо определённый Р. р.
В природе существуют ряды тория, актиноурана и урана-радия (естественные Р. р.). Это связано с тем, что периоды полураспада 232Th (T1/2 = 1,41․1010 лет), 235U (T1/2 = 7,13․108 лет) и 238U (T1/2 = 4,51․109 лет) соизмеримы с возрастом Земли (несколько миллиардов лет), и эти изотопы ещё не успели полностью распасться. Заканчиваются естественные Р. р. изотопами свинца 208Pb, 207Pb и 206Pb.
Период полураспада 237Np составляет 2,14․106 лет. Поэтому нептуния и членов его Р. р. 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 Р. р. содержит как долгоживущие, так и короткоживущие изотопы (см. рис.). Если изотоп принадлежит к естественному Р. р., то он обязательно присутствует в природе, даже если скорость распада его ядер очень велика. Связано это с тем, что в Р. р. 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 Р. р. 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 Р. р. 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 Р. р. 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 Р. р. - распадаются не по одному пути (α-, или β-распад), а по двум. Ядра таких изотопов в одних случаях испускают α-частицы, в других β-частицы. Например, 227Ac в ряду актиноурана в 988 случаях из 1000 претерпевает (α-распад, а в 12 случаях - β-распад. Вероятность распада по каждому пути (в процентах) указана числами около стрелок, соответствующих α- и β-распаду такого изотопа.
С. С. Бердоносов.
.PNG?width=200 "Ряд нептуния")
.PNG?width=200 "Ряд радия")
.PNG?width=200 "Ряд актиния")
.PNG?width=200 "Ряд тория")
