Я́ДЕРНАЯ ХИ́МИЯ — пограничный раздел науки, охватывающий ядерную физику, радиохимию и химическую физику, изучает взаимосвязь между превращениями атомных ядер и строением электронных оболочек атомов и молекул.
В ядерной химии выделяют следующие основные направления: исследование ядерных реакций и химических последствий ядерных превращений; химию «новых атомов»; эффект Мессбауэра; поиск новых элементов и радионуклидов, новых видов радиоактивного распада. Для решения этих задач используются радиохимические методы, ионизационные, масс-спектрометрические, а также применяются толстослойные фотоэмульсии. Особую роль эти методы играют при исследовании ядерных реакций, в которых образуется сложная смесь нуклидов различных элементов. Для их выделения применяют радиохимические варианты методов осаждения, экстракции, ионообменной хроматографии, электролиза и дистилляции (разделение изотопов). Идентифицируют нуклиды по характеру излучения, измеряя энергию и период полураспада (активационный анализ), или методом масс-спектрометрии. Для этой цели используют многоканальные альфа-, бета- и гамма-спектрометры, различные типы счетчиков. Изучение механизма ядерных превращений позволило понять процессы, протекающие в космосе, происхождение и распространение химических элементов, объяснить аномалии в изотопном составе природных объектов, получить радиоактивные изотопы химических элементов и синтезировать новые элементы периодической системы, в том числе актиноиды и трансактиноиды. Для исследования строения электронных оболочек атомов и молекул используется резонансное испускание и поглощение гамма-квантов атомными ядрами в твердых телах без потери части энергии на отдачу ядра (Мессбауэровская спектроскопия). Зависимость вероятности эффекта Мессбауэра от температуры и давления применяется при установлении координационных чисел, наблюдении фазовых переходов, определении дефектов в кристаллических решетках, возникающих вследствие радиационных повреждений, легирования, механических воздействий. По величинам площадей спектральных линий определяют концентрации исследуемых атомов в образце при фиксированной температуре в аналитической химии и при фазовом анализе веществ в геохимии. По величине химического сдвига резонансных линий в спектрах устанавливают степень окисления элемента в данном соединении, конфигурацию валентных электронных оболочек, степень ковалентности химических связей. С помощью методов ядерной химии были открыты новые виды распада ядер легких и тяжелых элементов — двухпротонная радиоактивность и распад с испусканием нуклонных кластеров (ядер 14С и 24Ne).
Зарождение ядерной химии связано с открытием радиоактивности урана (А. Беккерель, 1896), тория и продуктов его распада — новых радиоактивных элементов полония и радия (М. Склодовская-Кюри и П. Кюри, 1898). Дальнейшее развитие определили открытия искусственного ядерного превращения (Э. Резерфорд, 1919), изомерии атомных ядер естественных радионуклидов (О. Ган, 1921) и искусственных атомных ядер (И. В. Курчатов, 1935), деления ядер урана под действием нейтронов (О. Ган, Ф. Штрасман, 1938), спонтанного деления урана (Г. Н. Флеров и К. А. Петржак, 1940). Создание ядерных реакторов (Э. Ферми, 1942) и ускорителей частиц (Дж. Кокрофт и Э. Уолтон, 1932) позволило изучить процессы, происходящие при взаимодействии частиц высокой энергии со сложными ядрами и синтезировать искусственные радионуклиды и новые химические элементы.