Szereg promieniotwórczy – szereg nuklidów promieniotwórczych przekształcających się kolejno jedne w drugie na drodze rozpadów promieniotwórczych . Kolejne produkty rozpadów promieniotwórczych tworzą szereg, który rozpoczyna się izotopem promieniotwórczym o długim okresie półtrwania , a kończy izotopem trwałym (niepromieniotwórczym).

Przemiany jądrowe zachodzące w szeregach to przemiany typu alfa α i beta β^-. W pierwszym przypadku następuje przesunięcie pierwiastka w układzie okresowym o dwa miejsca w lewo (zmniejszenie liczby atomowej o 2 i liczby masowej o 4), w drugim przypadku o jedno miejsce w prawo (wzrost liczby atomowej o 1 i brak zmiany liczby masowej). Zasady te, wyrażają tzw. prawo przesunięć Soddy'ego i Fajansa z 1913 – mające dziś już tylko charakter historyczny.

Przynależność nuklidów do szeregów promieniotwórczych

O tym, do którego szeregu należy dany nuklid decyduje jego liczba masowa A. W rozpadzie promieniotwórczym liczba masowa zmienia się o 4 poprzez emisję cząstki α ; można to przedstawić wzorem:

gdzie:

• n – liczba całkowita ,
• m – przyjmuje wartości 0, 1, 2, 3.

W ten sposób otrzymuje się 4 szeregi promieniotwórcze:

• występujące naturalnie w przyrodzie:
  • (m = 2) uranowo - radowy – ²³⁸U → ²⁰⁶Pb
  • (m = 3) uranowo - aktynowy – ²³⁵U → ²⁰⁷Pb
  • (m = 0) torowy – ²³²Th → ²⁰⁸Pb
• sztuczny
  • (m = 1) neptunowy – ²³⁷Np → ²⁰⁹Bi

Szereg uranowo–radowy

Szereg promieniotwórczy uranowo-radowy

Szereg rozpoczyna się izotopem uranu ²³⁸U o okresie półtrwania wynoszącym 4,5 miliarda lat, a kończy na stabilnym ołowiu ²⁰⁶Pb. Szereg opisuje wzór 4n + 2 i należy do niego 16 nuklidów , między innymi: ²³⁸U, ²³⁴U, ²²⁶Ra, ²²²Rn, ²¹⁰Po, ²¹⁰Pb.

Szereg uranowo–aktynowy

Szereg promieniotwórczy uranowo-aktynowy

Szereg rozpoczyna się izotopem uranu ²³⁵U o okresie półtrwania wynoszącym 700 milionów lat a kończy na stabilnym ołowiu ²⁰⁷Pb. Szereg opisuje wzór 4n + 3 i należy do niego 14 nuklidów , między innymi: ²³⁵U, ²³¹Pa, ²²³Ra.

Szereg torowy

Szereg promieniotwórczy torowy

Szereg rozpoczyna się izotopem toru ²³²Th o okresie półtrwania wynoszącym 14 miliardów lat, a kończy stabilnym ołowiem ²⁰⁸Pb. Szereg jest opisanym wzorem 4n + 0, należy do niego 12 nuklidów , między innymi: ²³²Th, ²²⁸Th, ²²⁸Ra, ²²⁰Rn.

Szereg neptunowy

Szereg rozpoczyna się izotopem neptunu ²³⁷Np o okresie półtrwania 2,1 miliona lat, a kończy na stabilnym bizmucie ²⁰⁹Bi. Szereg opisany jest wzorem 4n + 1 i należy do niego 13 nuklidów , między innymi: ²³⁷Np, ²³³U, ²²⁹Th.

Szereg neptunowy występuje jedynie w wyniku sztucznego otrzymywania (naświetlanie uranu strumieniem neutronów ). Okres półtrwania neptunu jest około 2000 razy krótszy od wieku Ziemi przez co zostały jedynie niewykrywalne jego ilości. Obecnie w rudach uranowych występuje go ok. 1,8∙10^-12% (2 atomy neptunu na bilion atomów uranu).

*Izotop ²⁰⁹Bi, choć często opisywany jako trwały, ma okres połowicznego rozpadu 1,9·10¹⁹ lat, a produktem jego rozpadu α jest ²⁰⁵ Tl . Tak długi okres rozpadu (setki milionów razy dłuższy od wieku wszechświata ) pozwala traktować bizmut jako praktycznie trwały.