Начало развития ядерной химии связано с изучением радиоактивности в конце XIX века. В 1896 году Анри Беккерель открыл спонтанное излучение у солей урана, положившее начало систематическим исследованиям радиоактивных явлений. Этот феномен стал первым свидетельством существования процессов, происходящих в ядрах атомов. Независимо от химического состояния вещества, излучение оставалось постоянным, что указывало на внутренние, фундаментальные свойства атомного ядра, отличные от химических реакций, известных на тот момент.
В 1898 году Мария и Пьер Кюри выделили новые радиоактивные элементы – полоний и радий. Они доказали, что радиоактивность не зависит от внешних химических условий, что создало основу для дальнейшего изучения ядерных превращений.
В начале XX века Эрнест Резерфорд провел эксперименты по рассеянию α-частиц на тонких слоях металлов, открыв структуру атомного ядра. В 1902 году он сформулировал концепцию радиоактивного распада, описав закономерности, которым подчиняется самопроизвольное превращение ядер. Появились понятия периода полураспада и видов излучения (α, β, γ), что позволило систематизировать радиоактивные процессы.
К 1911 году теория Резерфорда обеспечила первое объяснение структуры атома: центральное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса, окружено электронной оболочкой. Этот фундаментальный шаг стал точкой отсчета для изучения ядерных реакций и радиоактивного распада.
С началом XX века важное место заняли химические методы исследования радиоактивных веществ. Мария Кюри и её коллеги разработали способы разделения радием и полонием из урановых руд, применяя осаждение, кристаллизацию и другие методы разделения. Эти методы позволяли определять химические свойства радиоактивных элементов, включая их валентность, сродство к кислородным и галогенным соединениям.
Одновременно развивались методы количественного измерения радиоактивности. Важнейшими стали счётчики Гейгера и сцинтилляционные методы, позволявшие фиксировать отдельные α- и β-частицы. Эти инструменты обеспечили количественную характеристику ядерных процессов и открыли путь к созданию таблиц радиоактивных изотопов.
В 1919 году Резерфорд впервые осуществил ядерную трансмутацию, бомбардируя азот α-частицами и получая кислород и протон. Этот эксперимент показал возможность управляемого изменения состава ядер и стал фундаментом ядерной химии как науки о превращениях ядер.
В 1932 году Джеймс Чедвик открыл нейтрон, что открыло новые пути синтеза радиоактивных изотопов. Нейтронное облучение позволило создавать искусственные радиоактивные элементы и изучать их химические свойства, что привело к бурному развитию области радиохимии.
1930–1940-е годы стали периодом интенсивного открытия новых радиоактивных изотопов и элементов. Гленн Сиборг предложил концепцию актиноидов, систематизировав элементы, открытые в ряде искусственных трансмутаций. Параллельно развивались методы радиохимического анализа, включая хроматографию и экстракцию, что позволило изолировать и изучать изотопы с короткими периодами полураспада.
В этот период также сформировалась теория ядерных реакций: различие между спонтанным распадом и реакциями, вызванными облучением частицами (нейтронами, протонами, α-частицами), стало основой классификации ядерных процессов. Появились понятия деления, синтеза и захвата нейтронов.
К середине XX века ядерная химия вышла за рамки изучения радиоактивности и превратилась в научную дисциплину с собственными методами синтеза и анализа. Появились новые радиоактивные изотопы для медицины и промышленности, были разработаны методы дозиметрии и радиохимической безопасности.
Современные направления включают изучение стабильных и нестабильных изотопов, термоядерных процессов, ядерного синтеза, а также радиохимический анализ в космических исследованиях. История развития ядерной химии демонстрирует последовательное объединение физики и химии для изучения фундаментальных процессов, происходящих в ядрах атомов, и формирование методов управления этими процессами.