Radon kommt in der Natur vor und entsteht durch den Zerfall von Uran. Auch Radonatome zerfallen, indem sie atomare Teilchen freisetzen. Das Element selbst und einige der Elemente, in die es zerfällt, sind radioaktiv und können beim Menschen Krankheiten verursachen.
Alle Elemente enthalten Protonen und Neutronen in ihrem Kern – außer Wasserstoff, der nur ein Proton hat. Neben den Nukleinteilchen weist ein Element auch Elektronenteilchen auf, die den Kern umkreisen. Elemente werden nach der Menge an Protonen klassifiziert, die sie enthalten. Diese Zahl ist die Ordnungszahl eines Elements. Radon hat zum Beispiel immer 86 Protonen.
Einige Elemente können in der Anzahl der Neutronen in ihrem Kern variieren. Diese werden als Isotope eines Elements bezeichnet, und jedes Isotop ist durch seine Massenzahl bekannt, die die Menge an Protonen ist, die der Menge an Neutronen hinzugefügt werden. Das häufigste Radon-Isotop, Radon-222, hat zum Beispiel 86 Protonen und 136 Neutronen in seinem Kern. Ein weniger verbreitetes Isotop ist Radon-220.
Elemente zerfallen auf zwei Arten. Sie können zwei Protonen und zwei Neutronen freisetzen, wodurch sich sowohl die Ordnungszahl als auch die Massenzahl ändern. Dies wird als Alpha-Zerfall bezeichnet, und die als Bündel freigesetzten Teilchen werden Alpha-Teilchen genannt.
Betazerfall ist, wenn ein Neutron ein Elektron freisetzt und sich in ein Proton verwandelt. Das freigesetzte Elektron wird als Betateilchen bezeichnet. Dadurch ändert sich die Ordnungszahl, da im Element ein neues Proton vorhanden ist. Die Massenzahl ändert sich nicht.
Radon selbst ist ein Zerfallsprodukt von Uran-238. Der Radonzerfall erfolgt durch eine Kette von Ereignissen, bei denen sich ein Element in ein anderes Element verwandelt. Radioaktive Elemente zerfallen nicht alle auf einmal, daher verwenden Wissenschaftler eine Halbwertszeitmessung, um die Konzentrationen jedes Elements zu verfolgen. Eine Halbwertszeit ist die Zeit, die die Hälfte einer Menge eines Elements benötigt, um sich in ein anderes Element zu verwandeln.
Radon-222 hat beispielsweise eine Halbwertszeit von 3.8 Tagen. Nach 3.8 Tagen hat die Hälfte des Radons in einem Gebiet ein Alphateilchen freigesetzt und ist zu Polonium-238 geworden. Polonium-238 hat eine Halbwertszeit von nur drei Minuten, bevor es ein Alphateilchen freisetzt und sich in Blei-214 verwandelt.
Blei-214 mit einer Halbwertszeit von 27 Minuten wird durch Freisetzung eines Beta-Partikels zu Wismut-214. Nach 20 Minuten wird sich die Hälfte des Bismut-214 in Polonium-214 verwandelt haben, indem ein weiteres Beta-Partikel freigesetzt wird. Das Polonium mit einer Halbwertszeit von nur 180 Sekunden zerfällt dann in Blei-210, indem es ein Alphateilchen freisetzt. Die Elemente in der Kette von Radon-222 bis Blei-210 sind kurzlebig und gefährlich, weil in kurzer Zeit viele radioaktive Partikel freigesetzt werden.
Der Radonzerfall schreitet langsam voran, wobei Blei über einen Zeitraum von Jahrzehnten zu Wismut-210 wird. Das Bismut braucht dann einige Tage, um zu Polonium 210 zu zerfallen. Während dieser Schritte in der Kette werden Beta-Teilchen freigesetzt. Schließlich lässt das Polonium ein Alphateilchen los, und die Kette endet in einem stabilen, nicht radioaktiven Blei-206-Isotop.
Der Radonzerfall ist deshalb für den Menschen gefährlich, weil die Partikel, die von den radioaktiven Elementen in der Kette befreit werden, beim Verschlucken oder Einatmen Krebs verursachen können sammelt sich dort, wo keine Belüftung vorhanden ist. Bergleute können auch hohen Konzentrationen des Gases ausgesetzt sein. Radon selbst stammt aus Uran-238, das im Boden zerfällt. Die Radon-Zerfallskette ist also nur ein Teil einer größeren Zerfallskette.