Το ραδόνιο εμφανίζεται στη φύση και παράγεται από τη διάσπαση του ουρανίου. Τα άτομα ραδονίου διασπώνται επίσης απελευθερώνοντας ατομικά σωματίδια. Το ίδιο το στοιχείο και ορισμένα από τα στοιχεία στα οποία διασπάται είναι ραδιενεργά και μπορούν να προκαλέσουν ασθένειες στον άνθρωπο.
Όλα τα στοιχεία περιέχουν πρωτόνια και νετρόνια στον πυρήνα τους — εκτός από το υδρογόνο, το οποίο έχει μόνο ένα πρωτόνιο. Μαζί με τα νουκλεϊκά σωματίδια, ένα στοιχείο έχει επίσης σωματίδια ηλεκτρονίων που περιφέρονται γύρω από τον πυρήνα. Τα στοιχεία ταξινομούνται με βάση την ποσότητα πρωτονίων που περιέχουν. Αυτός ο αριθμός είναι ο ατομικός αριθμός ενός στοιχείου. Για παράδειγμα, το ραδόνιο έχει πάντα 86 πρωτόνια.
Ορισμένα στοιχεία μπορεί να διαφέρουν ως προς τον αριθμό των νετρονίων στον πυρήνα τους. Αυτά είναι γνωστά ως ισότοπα ενός στοιχείου και κάθε ισότοπο είναι γνωστό από τον μαζικό του αριθμό, που είναι η ποσότητα των πρωτονίων που προστίθενται στην ποσότητα των νετρονίων. Για παράδειγμα, το πιο κοινό ισότοπο ραδονίου, το ραδόνιο-222, έχει 86 πρωτόνια και 136 νετρόνια στον πυρήνα του. Ένα λιγότερο κοινό ισότοπο είναι το ραδόνιο-220.
Τα στοιχεία αποσυντίθενται με δύο τρόπους. Μπορούν να απελευθερώσουν δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια, τα οποία αλλάζουν και τον ατομικό και τον μαζικό αριθμό. Αυτό είναι γνωστό ως διάσπαση άλφα και τα σωματίδια που απελευθερώνονται ως δέσμη ονομάζονται σωματίδια άλφα.
Η διάσπαση βήτα είναι όταν ένα νετρόνιο απελευθερώνει ένα ηλεκτρόνιο και μετατρέπεται σε πρωτόνιο. Το απελευθερωμένο ηλεκτρόνιο είναι γνωστό ως σωματίδιο βήτα. Αυτό αλλάζει τον ατομικό αριθμό επειδή υπάρχει ένα νέο πρωτόνιο στο στοιχείο. Ο μαζικός αριθμός δεν αλλάζει.
Το ίδιο το ραδόνιο είναι προϊόν διάσπασης του ουρανίου-238. Η διάσπαση του ραδονίου συμβαίνει μέσω μιας αλυσίδας γεγονότων, με ένα στοιχείο να μετατρέπεται σε άλλο στοιχείο. Τα ραδιενεργά στοιχεία δεν διασπώνται όλα ταυτόχρονα, έτσι οι επιστήμονες χρησιμοποιούν μια μέτρηση του χρόνου ημιζωής για να παρακολουθήσουν τις συγκεντρώσεις κάθε στοιχείου. Ο χρόνος ημιζωής είναι το χρονικό διάστημα που χρειάζεται η μισή ποσότητα ενός στοιχείου για να μετατραπεί σε άλλο στοιχείο.
Για παράδειγμα, το ραδόνιο-222 έχει χρόνο ημιζωής 3.8 ημέρες. Μετά από 3.8 ημέρες, το μισό ραδόνιο σε μια περιοχή θα έχει απελευθερώσει ένα σωματίδιο άλφα και θα έχει μετατραπεί σε πολώνιο-238. Το Πολώνιο-238 έχει χρόνο ημιζωής μόλις τρία λεπτά πριν απελευθερώσει ένα σωματίδιο άλφα και μετατραπεί σε μόλυβδο-214.
Το Lead-214, με χρόνο ημιζωής 27 λεπτών, μετατρέπεται σε βισμούθιο-214 απελευθερώνοντας ένα σωματίδιο βήτα. Μετά από 20 λεπτά, το μισό από το βισμούθιο-214 θα έχει μετατραπεί σε πολώνιο-214 απελευθερώνοντας ένα άλλο σωματίδιο βήτα. Το πολώνιο, με χρόνο ημιζωής μόλις 180 δευτερολέπτων, στη συνέχεια διασπάται σε μόλυβδο-210 απελευθερώνοντας ένα σωματίδιο άλφα. Τα στοιχεία στην αλυσίδα από το ραδόνιο-222 έως το μόλυβδο-210 είναι βραχύβια και είναι επικίνδυνα επειδή πολλά ραδιενεργά σωματίδια απελευθερώνονται σε σύντομο χρονικό διάστημα.
Η διάσπαση του ραδονίου συνεχίζεται αργά, με τον μόλυβδο να μετατρέπεται σε βισμούθιο-210 για μια περίοδο δεκαετιών. Στη συνέχεια, το βισμούθιο χρειάζεται μερικές ημέρες για να διασπαστεί σε πολώνιο 210. Τα σωματίδια βήτα απελευθερώνονται κατά τη διάρκεια αυτών των βημάτων στην αλυσίδα. Τέλος, το πολώνιο αφήνει ένα σωματίδιο άλφα να φύγει και η αλυσίδα καταλήγει σε ένα σταθερό, μη ραδιενεργό ισότοπο μολύβδου-206.
Ο λόγος για τον οποίο η διάσπαση του ραδονίου είναι επικίνδυνη για τον άνθρωπο είναι επειδή τα σωματίδια που απελευθερώνονται από τα ραδιενεργά στοιχεία στην αλυσίδα μπορεί να προκαλέσουν καρκίνο εάν καταποθούν ή εισπνευστούν. Το ραδόνιο υπάρχει ως αέριο σε πολλά σπίτια, ειδικά στα υπόγεια, και μαζεύεται όπου δεν υπάρχει αερισμός. Οι ανθρακωρύχοι μπορούν επίσης να εκτεθούν σε υψηλά επίπεδα αερίου. Το ίδιο το ραδόνιο προέρχεται από το ουράνιο-238 που διασπάται στο έδαφος. Η αλυσίδα διάσπασης του ραδονίου είναι επομένως μόνο ένα μέρος μιας μεγαλύτερης αλυσίδας διάσπασης.