Radioaktive Elemente sind Stoffe, deren Atomkerne aufgrund von Instabilität zerfallen. Beim Kernzerfall setzen sie Energie in Form von Strahlung frei, deshalb wird der Vorgang auch als radioaktiver Zerfall bezeichnet. Durch die Aussendung von Teilchen soll der Überschuss an Neutronen oder Protonen beseitigt werden, um einen stabilen Atomkern zu erhalten. Die entstandenen Kerne sind meist wieder instabil, sodass in der Natur ganze Zerfallsreihen existieren. Die Lebensdauer von Atomkernen radioaktiver Elemente schwankt zwischen dem Bruchteil einer Sekunde und Millionen von Jahren.
Die radioaktiven Elemente Uran, Thorium, Radium und Polonium
Antoine Henri Becquerel fand 1896 heraus, dass die Salze von Uran ohne vorherige Belichtung Fotoplatten schwärzen konnten. Diese neue, lichtundurchlässige Stoffe durchdringende Strahlung wurde 1898 durch Marie und Pierre Curie weiter erforscht. Sie entdeckten die Radioaktivität von Thorium und isolierten das nach Marie Curies polnischer Heimat benannte Polonium. Noch im selben Jahr konnte auch das 900-mal stärker als Uran strahlende Radium erzeugt werden. Uran, Thorium, Radium und Polonium kommen in der Natur in eher kleinen Konzentrationen vor. Die Strahlung von weltweit vorhandenen natürlichen instabilen Atomkernen wird als Terrestrische Strahlung bezeichnet. Durch Bergbau und Kohleverbrennung trägt der Mensch zum Freisetzen radioaktiver Elemente bei. Polonium entsteht nahezu täglich, da das Element ein Produkt aus dem Zerfall von Uran ist. 138 Tage hält der instabile Atomkern durchschnittlich, bevor dieser ebenso zerfällt. 100 Gramm Polonium werden jedes Jahr künstlich produziert. Weil sich häufig Schwebeteile von Polonium auf Tabakblättern absetzen, nehmen Raucher nehmen größere Mengen davon auf.
Radioaktive Elemente im Periodensystem
Bis auf Technetium und das Lathanoid Promethium sind alle Elemente mit einer Ordnungszahl größer als 83 im Allgemeinen instabil und damit radioaktiv. Bis 2003 galt Bismut als stabiles Element. Mit einer Zerfallszeit von rund 19 Trillionen Jahren ist das Element mit der Ordnungszahl 83 allerdings auch radioaktiv. Das erste darauffolgende Element ist Polonium. Der radioaktive Stoff ist hochgiftig. Das Element mit Ordnungszahl 84 wurde bei dem im November 2006 verstorbenen Ex-Spion Alexander Litvinenko als Todesursache nachgewiesen. Die Elemente ab der Ordnungszahl 94 sind nur als künstlich hergestellte Stoffe bekannt. Aktuell ist Oganesson mit Ordnungszahl 118 das Schlusslicht im Periodensystem, da bislang keine Atome bekannt sind, die eine höhere Kernladungszahl und eine höhere Masse aufweisen. Oganesson ist ein künstliches, instabiles und superschweres Element, dessen Atomkerne eine Lebensdauer im Mikrosekundenbereich besitzen. Die chemischen Eigenschaften des Stoffs sind noch unbekannt. Trotz Einordnung in die Kategorie Edelgase ist aus diesem Grund unklar, ob sich Oganesson dementsprechend verhält. Das radioaktive Element konnte nur indirekt anhand typischer Zerfallsprodukte nachgewiesen werden.
Plutonium und Uran für die zivile und militärische Nutzung der Atomkraft
Plutonium ist ein giftiges, silberglänzendes und radioaktives Schwermetall. Da es zu den wenigen spaltbaren Stoffen zählt, ist das Element für die Energieerzeugung in Kernkraftwerken von Bedeutung. Für militärische Zwecke wird das Element ebenfalls genutzt. Die Atombombe für den Trinity-Test, mit welchem die erste Kernwaffenexplosion der Menschheit erzeugt wurde, enthielt Plutonium als Spaltstoff. Auch die Bombe, welche auf die japanische Stadt Nagasaki abgeworfen wurde, war mit dem radioaktiven Element bestückt. Zwischen 1945 und 1980 gelangen mittels Atomtests etwa vier Tonnen Plutonium in die Umwelt. Die zuletzt bekannt gewordene Freisetzung von Plutonium ereignete sich im März 2011 während der Fukushima-Katastrophe in Japan. Dabei kam es in den Reaktorblöcken der Atom-Anlage zu mehreren Kernschmelzen und infolgedessen zur massiven Freisetzung von Plutonium. Uran ist selten, es kommt allerdings auf der Erde häufiger als Silber vor. Uran und Urandioxid dienen in Kernreaktoren als Brennstoff. Little Boy, die erste militärisch eingesetzte Atombombe, wurde mit einer Ladung aus Uran im August 1945 über der japanischen Stadt Hiroshima abgeworfen und erreichte eine Sprengkraft von rund 13 Kilotonnen TNT. Heute ist die Strahlenbelastung des Stadtgebiets mit dem Niveau der gewöhnlichen Hintergrundstrahlung vergleichbar.