La parte della chimica che si occupa delle questioni connesse con le reazioni e le radiazioni nucleari e i cui settori principali sono la chimica dei radioelementi, che studia le proprietà dei radioelementi e la loro separazione e purificazione, e la chimica nucleare, che si occupa principalmente dell’identificazione per via chimica dei prodotti delle reazioni nucleari. In senso più lato si può far rientrare nella r. anche lo studio degli effetti delle radiazioni sui materiali. Infine, possono considerarsi parte integrante della r. anche le varie applicazioni chimiche degli indicatori radioattivi, cioè l’utilizzazione delle proprietà radioattive nello studio di varie reazioni chimiche o processi fisico-chimici e nella misurazione di diverse grandezze.
La r., pur essendo strettamente legata alla fisica nucleare, alla chimica fisica e alla chimica inorganica, costituisce una parte a sé, caratterizzata dalla specificità delle proprietà nucleari, nel senso che la vita media e l’energia dei nuclidi radioattivi sono caratteristiche per ogni specie e sono totalmente indipendenti dallo stato fisico e dalle condizioni chimiche e dalla sensibilità straordinaria dei metodi radioattivi di misurazione, che permettono, con le apparecchiature e le tecniche moderne, d’identificare un elemento chimico per la presenza di qualche decina di atomi soltanto, cioè intorno a 10−20 grammi. Le sostanze radioattive, naturali o prodotte artificialmente, sono spesso diluite allo stato di tracce piccolissime in quantità notevoli di materiali inattivi; per separarle, purificarle e per conoscere la loro natura chimica occorre adattare, in modo particolare e prudente, i metodi fisico-chimici abituali a queste condizioni e verificare la validità delle nozioni e delle leggi macroscopiche per questa branca della chimica, detta alla scala degli indicatori radioattivi.
Se la concentrazione di un composto radioattivo è relativamente elevata, le radiazioni emesse possono produrre modificazioni chimiche nello stato del composto medesimo e mascherare a volte il suo vero comportamento; i recipienti, i reattivi, i solventi sono pure alterati dall’azione di radiazioni sufficientemente intense; inoltre i pericolosi effetti biologici delle radiazioni richiedono condizioni rigorosissime di protezione dei manipolatori di sostanze radioattive.