Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Iron-58 )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Основные изотопы железа  ( 26 Fe)
ИзотопРазлагаться
избытокпериод полураспада ( т 1/2 )Режимтовар
54 Fe5,85%стабильный
55 Feсин2,73 годаε55 Мн
56 Fe91,75%стабильный
57 Fe2,12%стабильный
58 Fe0,28%стабильный
59 Feсин44,6 гβ -59 Co
60 Feслед2,6 × 10 6  гβ -60 Co
Стандартный атомный вес A r, стандартный (Fe)

Встречающееся в природе железо ( 26 Fe) состоит из четырех стабильных изотопов : 5,845% 54 Fe (возможно, радиоактивное с периодом полураспада более4,4 × 10 20 лет), [2] 91,754% 56 Fe, 2,119% 57 Fe и 0,286% 58 Fe. Известно 24 радиоактивных изотопа, период полураспада которых указан ниже, наиболее стабильными из которых являются 60 Fe (период полураспада 2,6 миллиона лет) и 55 Fe (период полураспада 2,7 года).

Большая часть прошлых работ по измерению изотопного состава Fe была сосредоточена на определении 60 вариаций Fe из-за процессов, сопровождающих нуклеосинтез (например, исследования метеоритов ) и рудообразования. Однако за последнее десятилетие достижения в технологии масс-спектрометрии позволили обнаруживать и количественно определять мельчайшие естественные вариации соотношений стабильных изотопов железа. Большая часть этой работы была проделана научными сообществами Земли и планет , хотя начинают появляться приложения для биологических и промышленных систем. [3]

Список изотопов [ править ]

Нуклид
[n 1]		ZNИзотопная масса ( Да ) [n 2] [n 3]
Период полураспада
[n 4]		Режим распада
[n 5]		Дочерний изотоп
[n 6]		Спин и
четность
[n 7] [n 4]		Естественное изобилие (мольная доля)
Энергия возбужденияНормальная пропорцияДиапазон вариации
45 Fe26 год1945.01458 (24) #1,89 (49) мсβ + (30%)45 Мн3/2 + #
2 п. (70%)43 Кр
46 Fe26 год2046.00081 (38) #9 (4) мс
[12 (+ 4-3) мс]		β + (> 99,9%)46 Мн0+
β + , p (<0,1%)45 Кр
47 Fe26 год21 год46.99289 (28) #21,8 (7) мсβ + (> 99,9%)47 Мн7 / 2- #
β + , p (<0,1%)46 Кр
48 Fe26 год2247.98050 (8) #44 (7) мсβ + (96,41%)48 Мн0+
β + , p (3,59%)47 Кр
49 Fe26 год2348.97361 (16) #70 (3) мсβ + , p (52%)48 Кр(7 / 2-)
β + (48%)49 Мн
50 Fe26 год2449.96299 (6)155 (11) мсβ + (> 99,9%)50 Мн0+
β + , p (<0,1%)49 Кр
51 Fe26 год2550.956820 (16)305 (5) мсβ +51 Мн5 / 2-
52 Fe26 год26 год51.948114 (7)8,275 (8) чβ +52m Mn0+
52м Fe6,81 (13) МэВ45.9 (6) сβ +52 Мн(12 +) #
53 Fe26 год2752.9453079 (19)8,51 (2) минβ +53 Мн7 / 2−
53м Fe3040,4 (3) кэВ2,526 (24) минЭТО53 Fe19 / 2−
54 Fe26 год28 год53.9396090 (5)Наблюдательно стабильный [n 8]0+0,05845 (35)0,05837–0,05861
54 м Fe6526.9 (6) кэВ364 (7) нс10+
55 Fe26 год2954.9382934 (7)2.737 (11) летEC55 Мн3 / 2-
56 Fe [n 9]26 год3055.9349363 (5)Стабильный0+0,91754 (36)0,91742–0,91760
57 Fe26 год31 год56.9353928 (5)Стабильный1 / 2-0,02119 (10)0,02116–0,02121
58 Fe26 год3257.9332744 (5)Стабильный0+0,00282 (4)0,00281–0,00282
59 Fe26 год3358.9348755 (8)44,495 (9) дβ -59 Co3 / 2-
60 Fe26 год3459.934072 (4)2,6 × 10 6  гβ -60 Co0+след
61 Fe26 год35 год60.936745 (21)5,98 (6) минβ -61 Co3 / 2–, 5 / 2–
61m Fe861 (3) кэВ250 (10) нс9/2 + #
62 Fe26 год3661.936767 (16)68 (2) сβ -62 Co0+
63 Fe26 год3762.94037 (18)6,1 (6) сβ -63 Co(5/2) -
64 Fe26 год3863.9412 (3)2,0 (2) сβ -64 Co0+
65 Fe26 год3964,94538 (26)1,3 (3) сβ -65 Co1/2 - #
65 м Fe364 (3) кэВ430 (130) нс(5 / 2-)
66 Fe26 год4065,94678 (32)440 (40) мсβ - (> 99,9%)66 Co0+
β - , n (<0,1%)65 Co
67 Fe26 год41 год66,95095 (45)394 (9) мсβ - (> 99,9%)67 Co1/2 - #
β - , n (<0,1%)66 Co
67м Fe367 (3) кэВ64 (17)  мкс(5 / 2-)
68 Fe26 год4267,95370 (75)187 (6) мсβ - (> 99,9%)68 Co0+
β - , п67 Co
69 Fe26 год43 год68.95878 (54) #109 (9) мсβ - (> 99,9%)69 Co1/2 - #
β - , n (<0,1%)68 Co
70 Fe26 год44 год69.96146 (64) #94 (17) мс0+
71 Fe26 год4570.96672 (86) #30 # мс
[> 300 нс]		7/2 + #
72 Fe26 год4671.96962 (86) #10 # мс
[> 300 нс]		0+
  1. ^ m Fe - Возбужденный ядерный изомер .
  2. ^ () - Неопределенность (1 σ ) дана в сжатой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
  3. ^ # - Атомная масса с пометкой #: значение и погрешность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из тенденций, полученных с помощью массовой поверхности (TMS).
  4. ^ a b # - Значения, отмеченные знаком #, 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:Эмиссия протонов
  6. ^ Дочерний символ жирным шрифтом - дочерний продукт стабилен.
  7. ^ () значение спина - указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.
  8. ^ Предполагается распад β + β + до 54 Cr с периодом полураспада более 4,4 × 10 20 a [2]
  9. ^ Самая низкая масса на нуклон из всех нуклидов; Конечный продукт звездного нуклеосинтеза
  • Атомные массы стабильных нуклидов ( 54 Fe, 56 Fe, 57 Fe и 58 Fe) даны с помощью оценки атомных масс AME2012. Погрешности в одно стандартное отклонение указаны в скобках после соответствующих последних цифр. [4]

Железо-54 [ править ]

54 Fe стабильно по наблюдениям, но теоретически может распадаться до 54 Cr с периодом полураспада более4,4 × 10 20 лет за счет двойного электронного захвата ( εε ). [2]

Железо-56 [ править ]

Основная статья: Железо-56

Изотоп 56 Fe является изотопом с наименьшей массой на нуклон, 930,412 МэВ / c 2 , но не изотопом с наибольшей энергией связи ядра на нуклон, которым является никель-62 . [5] Однако из-за деталей того, как работает нуклеосинтез, 56 Fe является более распространенной конечной точкой цепей слияния внутри чрезвычайно массивных звезд и, следовательно, более распространен во Вселенной по сравнению с другими металлами , включая 62 Ni, 58 Fe и 60 Ni, каждый из которых имеет очень высокую энергию связи.

Железо-57 [ править ]

Изотоп 57 Fe широко используется в мессбауэровской спектроскопии и связанной с ней ядерно-резонансной колебательной спектроскопии из-за небольшого естественного изменения энергии ядерного перехода 14,4 кэВ. [6] Этот переход был широко использован в эксперименте Паунда-Ребки в 1960 году для проведения первого окончательного измерения гравитационного красного смещения . [7]

Железо-58 [ править ]

Железо-60 [ править ]

Железо-60 - это изотоп железа с периодом полураспада 2,6 миллиона лет [8] [9], но до 2009 года считалось, что его период полураспада составляет 1,5 миллиона лет. Он подвергается бета-распаду до кобальта-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 Semarkona и Червоный Кут , корреляция между концентрацией 60 Ni , от внучки изотопа из 60 Fe, и обилие изотопов стабильны железа можно было бы узнать, что свидетельствует о существовании 60 Fe в то время формирования солнечной системы. Возможно , энергия , выделяющаяся при распаде 60 Fe вклад вместе с энергия , выделяющаяся при распаде радионуклида 26 Al , к переплавки и дифференциации от астероидов после их образования 4,6 миллиарда лет назад. Обилие 60Ni, присутствующий во внеземном материале, также может дать дополнительное представление о происхождении Солнечной системы и ее ранней истории.

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

В 2019 году исследователи обнаружили в Антарктиде межзвездное 60 Fe , которое они относят к Местному межзвездному облаку . [13]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Meija, Juris; и другие. (2016). «Атомный вес элементов 2013 (Технический отчет IUPAC)» . Чистая и прикладная химия . 88 (3): 265–91. DOI : 10,1515 / пак-2015-0305 .
  2. ^ a b c Bikit, I .; Krmar, M .; Сливка, Дж .; Вескович, М .; Čonkić, Lj .; Аничин И. (1998). «Новые результаты по двойному β-распаду железа». Physical Review C . 58 (4): 2566–2567. Bibcode : 1998PhRvC..58.2566B . DOI : 10.1103 / PhysRevC.58.2566 .
  3. ^ Н. Дауфас; О. Руссель (2006). «Масс-спектрометрия и естественные вариации изотопов железа». Обзоры масс-спектрометрии . 25 (4): 515–550. Bibcode : 2006MSRv ... 25..515D . DOI : 10.1002 / mas.20078 . PMID 16463281 . 
  4. ^ Ван, М .; Audi, G .; Wapstra, AH; Кондев Ф.Г .; MacCormick, M .; Сюй, X .; Пфайфер, Б. (2012). «Оценка атомной массы Ame2012». Китайская физика C . 36 (12): 1603–2014. Bibcode : 2012ChPhC..36 .... 3M . DOI : 10.1088 / 1674-1137 / 36/12/003 .
  5. ^ Fewell, МП (1995). «Атомный нуклид с наивысшей средней энергией связи» . Американский журнал физики . 63 (7): 653. Bibcode : 1995AmJPh..63..653F . DOI : 10.1119 / 1.17828 .
  6. ^ Р. Нейв. «Эффект Мёссбауэра в железе-57» . Гиперфизика . Государственный университет Джорджии . Проверено 13 октября 2009 .
  7. ^ Фунт, RV; Ребка младший Г.А. (1 апреля 1960 г.). «Кажущийся вес фотонов» . Письма с физическим обзором . 4 (7): 337–341. Полномочный код : 1960PhRvL ... 4..337P . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.4.337 .
  8. ^ Rugel, G .; Faestermann, T .; Knie, K .; Корщинек, Г .; Потивцев, М .; Schumann, D .; Kivel, N .; Гюнтер-Леопольд, I .; Weinreich, R .; Вольмутер, М. (2009). «Новое измерение периода полураспада 60 Fe» . Письма с физическим обзором . 103 (7): 72502. Bibcode : 2009PhRvL.103g2502R . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.103.072502 . PMID 19792637 . 
  9. ^ "Eisen mit langem Atem" . научный тикер . 27 августа 2009 г.
  10. ↑ Белинда Смит (9 августа 2016 г.). «Древние бактерии хранят признаки разлетающихся сверхновых» . Космос .
  11. ^ Питер Людвиг; и другие. (16 августа 2016 г.). «Активность сверхновой звезды с временным разрешением, возраст которой составляет 2 миллиона лет, обнаружена в записях микрофоссилий Земли» . PNAS . 113 (33): 9232–9237. arXiv : 1710.09573 . Bibcode : 2016PNAS..113.9232L . DOI : 10.1073 / pnas.1601040113 . PMC 4995991 . PMID 27503888 .  
  12. Рианна Колин Баррас (14 октября 2017 г.). «Пожары, возможно, дали толчок нашей эволюции» . Новый ученый . 236 (3147): 7. Bibcode : 2017NewSc.236 .... 7B . DOI : 10.1016 / S0262-4079 (17) 31997-8 .
  13. ^ Колл, Доминик; и другие. (2019). «Интерстеллар 60 Fe в Антарктиде». Письма с физическим обзором . 123 (7): 072701. Bibcode : 2019PhRvL.123g2701K . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.123.072701 . PMID 31491090 . 

Изотопные массы из:

  • Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), " Оценка ядерных свойств и свойств распада N UBASE " , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001

Изотопные составы и стандартные атомные массы из:

  • де Лаэтер, Джон Роберт ; Бёльке, Джон Карл; Де Бьевр, Поль; Хидака, Хироши; Пайзер, Х. Штеффен; Росман, Кевин-младший; Тейлор, Филип DP (2003). «Атомный вес элементов. Обзор 2000 (Технический отчет IUPAC)» . Чистая и прикладная химия . 75 (6): 683–800. DOI : 10.1351 / pac200375060683 .
  • Визер, Майкл Э. (2006). «Атомный вес элементов 2005 (Технический отчет IUPAC)» . Чистая и прикладная химия . 78 (11): 2051–2066. DOI : 10,1351 / pac200678112051 . Выложите резюме .

Данные о периоде полураспада, спине и изомерах выбраны из:

  • Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), " Оценка ядерных свойств и свойств распада N UBASE " , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001
  • 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 [ править ]

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