რადიოაქტიური მწკრივები

რადიოაქტიური მწკრივები, რადიოაქტიური რიგები, რადიოაქტიური ოჯახები — გენეტიკურად ერთმანეთთან დაკავშირებული რადიოაქტიური იზოტოპების ჯგუფები, რომლებშიც ყოველი მომდევო წევრი წარმოქმნილია წინა წევრისაგან მისი ალფა-დაშლის ან ბეტა-დაშლის შედეგად. ყოველი რადიოაქტიური მწკრივი იწყება ყველაზე უფრო დიდი ნახევრად დაშლის პერიოდის (T_1/2) მქონე საწყისი იზოტოპით და მთავრდება მდგრადი იზოტოპით.

თუ ბირთვი ასხივებს ${\displaystyle \alpha }$-ნაწილაკებს, მაშინ მისი მუხტი (Z) მცირდება 2-ით, ხოლო მასური რიცხვი (A) — 4-ით. ${\displaystyle \beta }$-ნაწილაკების გამოსხივებისას Z დიდდება 1-ით, ხოლო A არ იცვლება. თუ მოცემული იზოტოპის მასური რიცხვი იყოფა უნაშთოდ 4-ზე, მაშინ ასეთი მასური რიცხვი შეიძლება გამოვსახოთ ზოგადი ფორმულით 4n (სადაც n მთელი რიცხვია). იმ შემთხვევაში, თუ 4-ზე გაყოფისას გვრჩება ნაშთში 1, 2, 3, მაშნ მასური რიცხვების ზოგადი ფორმულები, შეიძლება ასე ჩაიწეროს: 4n+1, 4n+2, 4n+3. ამ ფორმულების შესაბამისად განასხვავებენ 4 რადიოაქტიულ მწკრივს, რომელთა საწყისი იზოტოპებია: ${\displaystyle {\ce {^{232}_{90}Th}}}$ (მწკრივი 4n), ${\displaystyle {\ce {^{237}_{93}Np}}}$ (4n+1), ${\displaystyle {\ce {^{238}_{92}U}}}$ (4n+2) და ${\displaystyle {\ce {^{235}_{92}U}}}$ (4n+3).

რადიოაქტიური მწკრივებს მათი საწყისი იზოტოპების სახელის მიხედვით უწოდებენ: თორიუმის, ნეპტუნიუმის, ურანის (${\displaystyle {\ce {^{238}U}}}$) და აქტინოურანის (${\displaystyle {\ce {^{245}U}}}$) რადიოაქტიურ მწკრივებს. ზოგჯერ ${\displaystyle {\ce {^{238}U}}}$ მწკრივს უწოდებენ ურან-რადიუმის მწკრივს. ცხადია, რომ რადიოაქტიური იზოტოპები შედის მხოლოდ ერთ გარკვეულ რადიოაქტიურ მწკრივში. ბუნებაში არსებობს თორიუმის, აქტინოურანისა და ურან-რადიუმის (ბუნებრივი რადიოაქტიური) მწკრივები. ეს დაკავშირებულია იმასთან, რომ მათი ნახევრად დაშლის პერიოდი ${\displaystyle {\ce {^{232}Th}}}$ (T_1/2=7010141000000000000♠1.41×10¹⁰ წ), ${\displaystyle {\ce {^{235}U}}}$ (T_1/2=7008713000000000000♠7.13×10⁸ წ) და ${\displaystyle {\ce {^{238}U}}}$ (T_1/2=7009451000000000000♠4.51×10⁹ წ) დედამიწის ასაკის თანაზომადია. ბუნებრივი რადიოაქტიური მწკრივები მთავრდება ტყვიის მდგრადი იზოტოპებით ${\displaystyle {\ce {^{206}_{82}Pb}}}$, ${\displaystyle {\ce {^{207}Pb}}}$ და ${\displaystyle {\ce {^{208}Pb}}}$.

ნეპტუნიუმის ${\displaystyle {\ce {^{237}Np}}}$ ნახევრად დაშლის პერიოდი (T_1/2) 7006214000000000000♠2.14×10⁶ წელს. ამის გამო, ნეპტუნიუმი და მისი რადიოაქტიური მწკრივის წევრები ბუნებაში არ მოიპოვება. ყველა ისინი მიღებულნი არიან ხელოვნურად გ. სიბორგის და სხვათა მიერ. ${\displaystyle {\ce {^{237}Np}}}$ მწკრივი მთავრდება ${\displaystyle {\ce {^{209}_{83}Bi}}}$ მდგრადი იზოტოპით. ყოველი რადიოაქტიური წკრივი შეიცავს, როგორც დიდი სიცოცხლის მქონე, ასევე მცირე სიცოცხლის მქონე იზოტოპებს.

ბუნებრივი რადიოაქტიური მწკრივის წევრთა უმრავლესობას აქვს სპეციალური სახელწოდება და სიმბოლო, მაგალითად იზოტოპს ${\displaystyle {\ce {^{230}Th}}}$ ეწოდება იონიუმი (სიმბოლო ${\displaystyle {\ce {Io}}}$) და ასე შემდეგ. ეს სახელწოდებები წარმოიშვა ისტორიულად იზოტოპის ცნების შემოტანამდე.

ზოგიერთი იზოტოპი (რადიოაქტიური მწკრივების წევრები) იშლება არა ერთი გზით (α- ან β-დაშლა), არამედ — ორით. ასეთი იზოტოპების ბირთვები ერთ შემთხვევაში გამოასხივებენ α-ნაწილაკს, ხოლო მეორე შემთხვევაში — β-ნაწილაკს. მაგალითად, ${\displaystyle {\ce {^{227}_{89}Ac}}}$ აქტინო ურანის მწკრივში 1000-დან 988 შემთხვევაში განიცდის α-დაშლას, ხოლო 12 შემთხვევაში — β-დაშლას, თითოეული გზის მიხედვით დაშლის ალბათობა (%-ში) ნაჩვენებია ისრების გვერდით მდებარე რიცხვებით.

თორიუმის მწკრივი

${\displaystyle {\ce {^{232}Th}}}$-ის 4n მწკრივს ასევე უწოდებენ „თორიუმის რიგს“ ან „თორიუმის ოჯახს“. როგორც წესი ${\displaystyle {\ce {^{232}Th}}}$-ით დაწყებული, ეს სერია მოიცავს შემდეგ ელემენტებს: აქტინიუმი, ბისმუტი, ტყვია, პოლონიუმი, რადიუმი, რადონი და ტალიუმი. ყველა იმყოფება, ყოველ შემთხვევაში დროებით, ნებისმიერ ბუნებრივ თორიუმის შემცველ ნიმუშში, იქნება ეს ლითონი, ნაერთი თუ მინერალი. მწკრივი მთავრდება ${\displaystyle {\ce {^{208}Pb}}}$-ით.

ნუკლიდი	ისტორიული სახელი (მოკლე)	ისტორიული სახელი (გრძელი)	დაშლის ტიპი	ნახევრად დაშლის პერიოდი (a=წელი)	წარმოებული ენერგია, MeV	დაშლის შედეგად წაროქმნილი ელემენტი
252Cf			α	2.645 a	6.1181	248Cm
248Cm			α	3.4×105 a	5.162	244Pu
244Pu			α	8×107 a	4.589	240U
240U			β−	14.1 h	.39	240Np
240Np			β−	1.032 h	2.2	240Pu
240Pu			α	6561 a	5.1683	236U
236U		Thoruranium	α	2.3×107 a	4.494	232Th
232Th	Th	Thorium	α	1.405×1010 a	4.081	228Ra
228Ra	MsTh1	Mesothorium 1	β−	5.75 a	0.046	228Ac
228Ac	MsTh2	Mesothorium 2	β−	6.25 h	2.124	228Th
228Th	RdTh	Radiothorium	α	1.9116 a	5.520	224Ra
224Ra	ThX	Thorium X	α	3.6319 d	5.789	220Rn
220Rn	Tn	Thoron, Thorium Emanation	α	55.6 s	6.404	216Po
216Po	ThA	Thorium A	α	0.145 s	6.906	212Pb
212Pb	ThB	Thorium B	β−	10.64 h	0.570	212Bi
212Bi	ThC	Thorium C	β− 64.06% α 35.94%	60.55 min	2.252 6.208	212Po 208Tl
212Po	ThC′	Thorium C′	α	299 ns	8.784	208Pb
208Tl	ThC″	Thorium C″	β−	3.053 min	1.803	208Pb
208Pb	ThD	Thorium D	stable	.	.	.

ნეპტუნიუმის მწკრივი

${\displaystyle {\ce {^{237}Np}}}$-ის 4n + 1 მწკრივს ასევე უწოდებენ „ნეპტუნიუმის რიგს“ ან „ნეპტუნიუმის ოჯახს“. ამ მწკრივში ჩართული იზოტოპებიდან მხოლოდ ორი გვხვდება ბუნებრივად მნიშვნელოვანი რაოდენობით, კერძოდ, ბოლო ორი: ${\displaystyle {\ce {^{209}Bi}}}$ და ${\displaystyle {\ce {^{205}Tl}}}$. ზოგიერთი სხვა იზოტოპი აღმოჩენილია ბუნებაში, რომლებიც წარმოიქმნება ${\displaystyle {\ce {^{237}Np}}}$-ის კვალი რაოდენობით, რომელიც წარმოიქმნება (n,2n) ნოკაუტ რეაქციით პირველყოფილ ${\displaystyle {\ce {^{238}U}}}$-ში.

ნუკლიდი	დაშლის ტიპი	ნახევრად დაშლის პერიოდი (a=წელი)	წარმოებული ენერგია, MeV	დაშლის შედეგად წაროქმნილი ელემენტი
249Cf	α	351 a	5.813+.388	245Cm
245Cm	α	8500 a	5.362+.175	241Pu
241Pu	β−	14.4 a	0.021	241Am
241Am	α	432.7 a	5.638	237Np
237Np	α	2.14·106 a	4.959	233Pa
233Pa	β−	27.0 d	0.571	233U
233U	α	1.592·105 a	4.909	229Th
229Th	α	7340 a	5.168	225Ra
225Ra	β−	14.9 d	0.36	225Ac
225Ac	α	10.0 d	5.935	221Fr
221Fr	α 99.9952% β− 0.0048%	4.8 min	6.3 0.314	217At 221Ra
221Ra	α	28 s	6.9	217Rn
217At	α 99.992% β− 0.008%	32 ms	7.0 0.737	213Bi 217Rn
217Rn	α	540 μs	7.9	213Po
213Bi	β− 97.80% α 2.20%	46.5 min	1.423 5.87	213Po 209Tl
213Po	α	3.72 μs	8.536	209Pb
209Tl	β−	2.2 min	3.99	209Pb
209Pb	β−	3.25 h	0.644	209Bi
209Bi	α	1.9·1019 a	3.137	205Tl
205Tl	.	stable	.	.

ურანის მწკრივი

${\displaystyle {\ce {^{238}U}}}$-ის 4n + 2 მწკრივს ასევე უწოდებენ „ურან-რადიუმის რიგს“ ან „რადიუმის რიგს“. ბუნებრივად არსებული ${\displaystyle {\ce {^{238}U}}}$-ით დაწყებული, ეს მწკრივი მოიცავს შემდეგ ელემენტებს: ატატინს, ბისმუტს, ტყვიას, პოლონიუმს, პროტაქტინიუმს, რადიუმს, რადონს, ტალიუმს და თორიუმს. ყველა იმყოფება, ყოველ შემთხვევაში, დროებით, ნებისმიერ ბუნებრივ ურანის შემცველ ნიმუშში, იქნება ეს ლითონი, ნაერთი თუ მინერალი. მწკრივი მთავრდება ${\displaystyle {\ce {^{206}Pb}}}$-ით.

ნუკლიდი	ისტორიული სახელი (მოკლე)	ისტორიული სახელი (გრძელი)	დაშლის ტიპი	ნახევრად დაშლის პერიოდი (a=წელი)	წარმოებული ენერგია, MeV	დაშლის შედეგად წაროქმნილი ელემენტი
250Cf			α	13.08 a	6.12844	246Cm
246Cm			α	4800 a	5.47513	242Pu
242Pu			α	3.8·105 a	4.98453	238U
238U	UI	Uranium I	α	4.468·109 a	4.26975	234Th
234Th	UX1	Uranium X1	β−	24.10 d	0.273088	234mPa
234mPa	UX2, Bv	Uranium X2, Brevium	IT, 0.16% β−, 99.84%	1.159 min	0.07392 2.268205	234Pa 234U
234Pa	UZ	Uranium Z	β−	6.70 h	2.194285	234U
234U	UII	Uranium II	α	2.45·105 a	4.8698	230Th
230Th	Io	Ionium	α	7.54·104 a	4.76975	226Ra
226Ra	Ra	Radium	α	1600 a	4.87062	222Rn
222Rn	Rn	Radon, Radium Emanation	α	3.8235 d	5.59031	218Po
218Po	RaA	Radium A	α, 99.980% β−, 0.020%	3.098 min	6.11468 0.259913	214Pb 218At
218At			α, 99.9% β−, 0.1%	1.5 s	6.874 2.881314	214Bi 218Rn
218Rn			α	35 ms	7.26254	214Po
214Pb	RaB	Radium B	β−	26.8 min	1.019237	214Bi
214Bi	RaC	Radium C	β−, 99.979% α, 0.021%	19.9 min	3.269857 5.62119	214Po 210Tl
214Po	RaC'	Radium C'	α	164.3 μs	7.83346	210Pb
210Tl	RaC"	Radium C"	β−	1.3 min	5.48213	210Pb
210Pb	RaD	Radium D	β−, 100% α, 1.9·10−6%	22.20 a	0.063487 3.7923	210Bi 206Hg
210Bi	RaE	Radium E	β−, 100% α, 1.32·10−4%	5.012 d	1.161234 5.03647	210Po 206Tl
210Po	RaF	Radium F	α	138.376 d	5.03647	206Pb
206Hg			β−	8.32 min	1.307649	206Tl
206Tl	RaE	Radium E	β−	4.202 min	1.5322211	206Pb
206Pb	RaG	Radium G	stable	.	.	.

აქტინოურანის მწკრივი

${\displaystyle {\ce {^{235}U}}}$-ის 4n+3 მწკრივს ასევე უწოდებენ „აქტინოურანის რიგს“ ან „აქტინოურანის ოჯახს“. როგორც წესი ${\displaystyle {\ce {^{235}U}}}$ დაწყებული, ეს დაშლის მწკრივი მოიცავს შემდეგ ელემენტებს: აქტინიუმი, ასტატინი, ბისმუტი, ფრანციუმი, ტყვია, პოლონიუმი, პროტაქტინიუმი, რადიუმი, რადონი, ტალიუმი და თორიუმი. ყველა იმყოფება, ყოველ შემთხვევაში დროებით, ${\displaystyle {\ce {^{235}U}}}$-ის შემცველ ნებისმიერ ნიმუშში, იქნება ეს ლითონი, ნაერთი, მადანი თუ მინერალი. ეს მწკრივი მთავრდება სტაბილური იზოტოპის ${\displaystyle {\ce {^{207}Pb}}}$.

ნუკლიდი	ისტორიული სახელი (მოკლე)	ისტორიული სახელი (გრძელი)	დაშლის ტიპი	ნახევრად დაშლის პერიოდი (a=წელი)	წარმოებული ენერგია, MeV	დაშლის შედეგად წაროქმნილი ელემენტი
251Cf			α	900.6 a	6.176	247Cm
247Cm			α	1.56·107 a	5.353	243Pu
243Pu			β−	4.95556 h	0.579	243Am
243Am			α	7388 a	5.439	239Np
239Np			β−	2.3565 d	0.723	239Pu
239Pu			α	2.41·104 a	5.244	235U
235U	AcU	Actin Uranium	α	7.04·108 a	4.678	231Th
231Th	UY	Uranium Y	β−	25.52 h	0.391	231Pa
231Pa	Pa	Protactinium	α	32760 a	5.150	227Ac
227Ac	Ac	Actinium	β− 98.62% α 1.38%	21.772 a	0.045 5.042	227Th 223Fr
227Th	RdAc	Radioactinium	α	18.68 d	6.147	223Ra
223Fr	AcK	Actinium K	β− 99.994% α 0.006%	22.00 min	1.149 5.340	223Ra 219At
223Ra	AcX	Actinium X	α	11.43 d	5.979	219Rn
219At			α 97.00% β− 3.00%	56 s	6.275 1.700	215Bi 219Rn
219Rn	An	Actinon, Actinium Emanation	α	3.96 s	6.946	215Po
215Bi			β−	7.6 min	2.250	215Po
215Po	AcA	Actinium 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	Actinium B	β−	36.1 min	1.367	211Bi
211Bi	AcC	Actinium C	α 99.724% β− 0.276%	2.14 min	6.751 0.575	207Tl 211Po
211Po	AcC'	Actinium C'	α	516 ms	7.595	207Pb
207Tl	AcC"	Actinium C"	β−	4.77 min	1.418	207Pb
207Pb	AcD	Actinium D	.	stable	.	.

ლიტერატურა

• ქართული საბჭოთა ენციკლოპედია, ტ. 8, თბ., 1984. — გვ. 271.