Изотопы железа - Isotopes of iron

Основные изотопы утюг  (₂₆Fe)

Изотоп Разлагаться изобилие период полураспада (т1/2) Режим продукт ^54Fe 5.85% стабильный ^55Fe син 2,73 года ε ^55Mn ^56Fe 91.75% стабильный ^57Fe 2.12% стабильный ^58Fe 0.28% стабильный ^59Fe син 44,6 г β^− ^59Co ^60Fe след 2.6×10^6 у β^− ^60Co
Стандартный атомный вес Аr, стандарт(Fe)	55.845(2)[1]
Посмотреть разговаривать редактировать

Встречающиеся в природе утюг (₂₆Fe) состоит из четырех стабильных изотопы: 5,845% от ⁵⁴Fe (возможно радиоактивный с периодом полураспада более 4.4×10²⁰ годы),^[2] 91,754% от ⁵⁶Fe, 2,119% от ⁵⁷Fe и 0,286% ⁵⁸Fe. Известно 24 радиоактивных изотопа, чьи период полураспада перечислены ниже, наиболее стабильными из которых являются ⁶⁰Fe (период полураспада 2,6 миллиона лет) и ⁵⁵Fe (период полураспада 2,7 года).

Большая часть прошлых работ по измерению изотопного состава Fe была сосредоточена на определении ⁶⁰Вариации Fe из-за процессов, сопровождающих нуклеосинтез (т.е. метеорит исследования) и рудообразование. Однако в последнее десятилетие прогресс в масс-спектрометрии технология позволила обнаруживать и количественно определять мельчайшие, естественные вариации в соотношении стабильные изотопы железа. Большая часть этой работы была проделана земной шар и планетология сообщества, хотя начинают появляться приложения для биологических и промышленных систем.^[3]

Список изотопов

Нуклид [n 1]	Z	N	Изотопная масса (Да ) [n 2][n 3]	Период полураспада [n 4]	Разлагаться Режим [n 5]	Дочь изотоп [n 6]	Вращение и паритет [n 7][n 4]	Природное изобилие (мольная доля)
	Энергия возбуждения							Нормальная пропорция	Диапазон вариации
^45Fe	26	19	45.01458(24)#	1,89 (49) мс	β^+ (30%)	^45Mn	3/2+#
					2п (70%)	^43Cr
^46Fe	26	20	46.00081(38)#	9 (4) мс [12 (+ 4-3) мс]	β^+ (>99.9%)	^46Mn	0+
					β^+, p (<0,1%)	^45Cr
^47Fe	26	21	46.99289(28)#	21,8 (7) мс	β^+ (>99.9%)	^47Mn	7/2−#
					β^+, p (<0,1%)	^46Cr
^48Fe	26	22	47.98050(8)#	44 (7) мс	β^+ (96.41%)	^48Mn	0+
					β^+, п (3,59%)	^47Cr
^49Fe	26	23	48.97361(16)#	70 (3) мс	β^+, п (52%)	^48Cr	(7/2−)
					β^+ (48%)	^49Mn
^50Fe	26	24	49.96299(6)	155 (11) мс	β^+ (>99.9%)	^50Mn	0+
					β^+, p (<0,1%)	^49Cr
^51Fe	26	25	50.956820(16)	305 (5) мс	β^+	^51Mn	5/2−
^52Fe	26	26	51.948114(7)	8,275 (8) ч	β^+	^52мMn	0+
^52мFe	6,81 (13) МэВ			45.9 (6) с	β^+	^52Mn	(12+)#
^53Fe	26	27	52.9453079(19)	8,51 (2) мин	β^+	^53Mn	7/2−
^53мFe	3040,4 (3) кэВ			2,526 (24) мин	ЭТО	^53Fe	19/2−
^54Fe	26	28	53.9396090(5)	Наблюдательно стабильный[n 8]			0+	0.05845(35)	0.05837–0.05861
^54мFe	6526.9 (6) кэВ			364 (7) нс			10+
^55Fe	26	29	54.9382934(7)	2.737 (11) лет	EC	^55Mn	3/2−
^56Fe[n 9]	26	30	55.9349363(5)	Стабильный			0+	0.91754(36)	0.91742–0.91760
^57Fe	26	31	56.9353928(5)	Стабильный			1/2−	0.02119(10)	0.02116–0.02121
^58Fe	26	32	57.9332744(5)	Стабильный			0+	0.00282(4)	0.00281–0.00282
^59Fe	26	33	58.9348755(8)	44,495 (9) д	β^−	^59Co	3/2−
^60Fe	26	34	59.934072(4)	2.6×10^6 у	β^−	^60Co	0+	след
^61Fe	26	35	60.936745(21)	5,98 (6) мин	β^−	^61Co	3/2−,5/2−
^61 мFe	861 (3) кэВ			250 (10) нс			9/2+#
^62Fe	26	36	61.936767(16)	68 (2) с	β^−	^62Co	0+
^63Fe	26	37	62.94037(18)	6,1 (6) с	β^−	^63Co	(5/2)−
^64Fe	26	38	63.9412(3)	2,0 (2) с	β^−	^64Co	0+
^65Fe	26	39	64.94538(26)	1,3 (3) с	β^−	^65Co	1/2−#
^65мFe	364 (3) кэВ			430 (130) нс			(5/2−)
^66Fe	26	40	65.94678(32)	440 (40) мс	β^− (>99.9%)	^66Co	0+
					β^−, п (<.1%)	^65Co
^67Fe	26	41	66.95095(45)	394 (9) мс	β^− (>99.9%)	^67Co	1/2−#
					β^−, п (<0,1%)	^66Co
^67мFe	367 (3) кэВ			64(17) мкс			(5/2−)
^68Fe	26	42	67.95370(75)	187 (6) мс	β^− (>99.9%)	^68Co	0+
					β^−, п	^67Co
^69Fe	26	43	68.95878(54)#	109 (9) мс	β^− (>99.9%)	^69Co	1/2−#
					β^−, п (<0,1%)	^68Co
^70Fe	26	44	69.96146(64)#	94 (17) мс			0+
^71Fe	26	45	70.96672(86)#	30 # мс [> 300 нс]			7/2+#
^72Fe	26	46	71.96962(86)#	10 # мс [> 300 нс]			0+

1. ^мFe - возбужденный ядерный изомер.
2. () - Неопределенность (1σ) дается в сжатой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
3. # - Атомная масса, отмеченная #: значение и погрешность, полученные не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из трендов от массовой поверхности (ТМС ).
4. # - Значения, отмеченные #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из трендов соседних нуклидов (TNN ).
5. Режимы распада:

   EC:	Электронный захват
   ЭТО:	Изомерный переход
   n:	Эмиссия нейтронов
   п:	Испускание протонов

6. Жирный символ как дочка - Дочерний продукт стабильный.
7. () значение вращения - указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.
8. Считается, что распад β⁺β⁺ к ⁵⁴Cr с периодом полураспада более 4,4 × 10²⁰ а^[2]
9. Самая низкая масса на нуклон из всех нуклидов; Конечный продукт звездного нуклеосинтез

• Атомные массы стабильных нуклидов (⁵⁴Fe, ⁵⁶Fe, ⁵⁷Fe и ⁵⁸Fe) даны оценкой атомной массы AME2012. Погрешности в одно стандартное отклонение указаны в скобках после соответствующих последних цифр.^[4]

Утюг-54

⁵⁴Fe стабильно по наблюдениям, но теоретически может распадаться на ⁵⁴Cr с периодом полураспада более 4.4×10²⁰ лет за счет двойного электронного захвата (εε ).^[2]

Утюг-56

Основная статья: Утюг-56

Изотоп ⁵⁶Fe - изотоп с самой низкой массой на нуклон, 930,412 МэВ / c.², хотя и не изотоп с наивысшей энергия связи ядра на нуклон, что составляет никель-62.^[5] Однако из-за деталей того, как работает нуклеосинтез, ⁵⁶Fe - более распространенная конечная точка цепей слияния внутри чрезвычайно массивные звезды и поэтому более распространен во Вселенной по сравнению с другими металлы, включая ⁶²Ni, ⁵⁸Fe и ⁶⁰Ni, каждый из которых имеет очень высокую энергию связи.

Утюг-57

Изотоп ⁵⁷Fe широко используется в Мессбауэровская спектроскопия и связанные ядерно-резонансная колебательная спектроскопия из-за небольшого естественного изменения энергии ядерного перехода 14,4 кэВ.^[6] Известно, что этот переход был использован для первого окончательного измерения гравитационное красное смещение, в 1960 г. Эксперимент Паунда-Ребки.^[7]

Утюг-58

Утюг-60

Утюг-60 это изотоп железа с периодом полураспада 2,6 миллиона лет,^[8][9] но до 2009 года считалось, что период полураспада составлял 1,5 миллиона лет. Он подвергается бета-распад к кобальт-60, который затем распадается с периодом полураспада около 5 лет до стабильного никеля-60. Следы железа-60 были обнаружены в лунных образцах.

В фазах метеоритов Семаркона и Червоный Кут, корреляция между концентрацией ⁶⁰Ni, то внучка изотоп из ⁶⁰Fe, и можно было обнаружить изобилие стабильных изотопов железа, что свидетельствует о существовании ⁶⁰Fe в момент образования Солнечной системы. Возможно, энергия, выделяемая при распаде ⁶⁰Fe вносит вклад вместе с энергией, выделяемой при распаде радионуклида ²⁶Al, на переплав и дифференциация из астероиды после их образования 4,6 миллиарда лет назад. Обилие ⁶⁰Ni присутствует в внеземной материал может также дать более полное представление о происхождении Солнечная система и его ранняя история.

Железо-60, обнаруженное в окаменелых бактериях в отложениях морского дна, предполагает, что около 2 миллионов лет назад вблизи Солнечной системы была сверхновая.^[10][11] Железо-60 также найдено в отложениях 8 миллионов лет назад.^[12]

В 2019 году исследователи обнаружили межзвездную ⁶⁰Fe в Антарктида, которые они относятся к Местное межзвездное облако.^[13]

Рекомендации

1. Мейя, Юрис; и другие. (2016). «Атомный вес элементов 2013 (Технический отчет IUPAC)». Чистая и прикладная химия. 88 (3): 265–91. Дои:10.1515 / pac-2015-0305.
2. Bikit, I .; Krmar, M .; Сливка, Дж .; Вескович, М .; Čonkić, Lj .; Аничин И. (1998). «Новые результаты по двойному β-распаду железа». Физический обзор C. 58 (4): 2566–2567. Bibcode:1998PhRvC..58.2566B. Дои:10.1103 / PhysRevC.58.2566.
3. Н. Дауфас; О. Руссель (2006). «Масс-спектрометрия и природные вариации изотопов железа». Обзоры масс-спектрометрии. 25 (4): 515–550. Bibcode:2006MSRv ... 25..515D. Дои:10.1002 / mas.20078. PMID  16463281.
4. М. Ван, Г. Ауди, А. Х. Вапстра, Ф. Г. Кондев, М. МакКормик, X. Сю и Б. Пфайфер (2012), «Оценка атомной массы AME2012 (II). Таблицы, графики и ссылки», Китайская физика C, Vol. 36, 1603-2014.
5. Фьюэлл, М. П. «Атомный нуклид с самой высокой средней энергией связи». Американский журнал физики 63 (7): 653-58. Дата обращения: 22 марта 2011 г. (Архивировано WebCite® по адресу https://www.webcitation.org/5xNHry2gq )
6. R. Nave. «Эффект Мёссбауэра в железе-57». Гиперфизика. Государственный университет Джорджии. Получено 2009-10-13.
7. Pound, R. V .; Ребка-младший Г. А. (1 апреля 1960 г.). «Видимый вес фотонов». Письма с физическими проверками. 4 (7): 337–341. Bibcode:1960ПхРвЛ ... 4..337П. Дои:10.1103 / PhysRevLett.4.337.
8. Rugel, G .; Faestermann, T .; Knie, K .; Корщинек, Г .; Путивцев, М .; Schumann, D .; Kivel, N .; Гюнтер-Леопольд, I .; Weinreich, R .; Вольмутер, М. (2009). "Новое измерение ⁶⁰Fe Half-Life ". Письма с физическими проверками. 103 (7): 72502. Bibcode:2009ПхРвЛ.103г2502Р. Дои:10.1103 / PhysRevLett.103.072502. PMID  19792637.
9. "Айзен мит лангем Атем". Scienceticker. 27 августа 2009 г.
10. Белинда Смит (9 августа 2016 г.). «Древние бактерии хранят следы рассеяния сверхновой». Космос.
11. Питер Людвиг; и другие. (16 августа 2016 г.). «В записях микрофоссилий Земли обнаружена активность сверхновой с временным разрешением, возраст которой составляет 2 миллиона лет». PNAS. 113 (33): 9232–9237. arXiv:1710.09573. Bibcode:2016ПНАС..113.9232Л. Дои:10.1073 / pnas.1601040113. ЧВК  4995991. PMID  27503888.
12. Колин Баррас (14 октября, 2017). «Пожары, возможно, дали толчок нашей эволюции». Новый ученый. 236 (3147): 7. Bibcode:2017NewSc.236 .... 7B. Дои:10.1016 / S0262-4079 (17) 31997-8.
13. Колл, Доминик; и другие. (2019). "Интерстеллар ⁶⁰Fe в Антарктиде ». Письма с физическими проверками. 123 (7): 072701. Bibcode:2019ПхРвЛ.123г2701К. Дои:10.1103 / PhysRevLett.123.072701. PMID  31491090.

Изотопные массы из:

• Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Вапстра, Алдерт Хендрик (2003), "ТогдаUBASE оценка ядерных и распадных свойств », Ядерная физика A, 729: 3–128, Bibcode:2003НуФА.729 .... 3А, Дои:10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001

Изотопные составы и стандартные атомные массы из:

• де Лаэтер, Джон Роберт; Бёльке, Джон Карл; Де Бьевр, Поль; Хидака, Хироши; Пайзер, Х. Штеффен; Росман, Кевин Дж. Р .; Тейлор, Филип Д. П. (2003). «Атомный вес элементов. Обзор 2000 г. (Технический отчет IUPAC)». Чистая и прикладная химия. 75 (6): 683–800. Дои:10.1351 / pac200375060683.
• Визер, Майкл Э. (2006). «Атомный вес элементов 2005 (Технический отчет IUPAC)». Чистая и прикладная химия. 78 (11): 2051–2066. Дои:10.1351 / pac200678112051. Сложить резюме.

Данные о периоде полураспада, спине и изомерах выбраны из:

• Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Вапстра, Алдерт Хендрик (2003), "ТогдаUBASE оценка ядерных и распадных свойств », Ядерная физика A, 729: 3–128, Bibcode:2003НуФА.729 .... 3А, Дои:10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001
• Национальный центр ядерных данных. «База данных NuDat 2.x». Брукхейвенская национальная лаборатория.
• Холден, Норман Э. (2004). «11. Таблица изотопов». В Лиде, Дэвид Р. (ред.). CRC Справочник по химии и физике (85-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN  978-0-8493-0485-9.

дальнейшее чтение

• Дж. М. Нильсен (1960). Радиохимия железа (PDF). Национальная Академия Наук /Национальный исследовательский совет.