Jump to content

Изотопы железа

(Перенаправлено с «Айрон-60 »)
Изотопы железа  ( 26 Фе)
Основные изотопы [1] Разлагаться
abun­dance период полураспада ( т 1/2 ) режим pro­duct
54 Фе 5.85% стабильный
55 Фе синтезатор 2,73 и е 55 Мин.
56 Фе 91.8% стабильный
57 Фе 2.12% стабильный
58 Фе 0.28% стабильный
59 Фе синтезатор 44,6 д. б 59 Ко
60 Фе след 2.6 × 10 6 и б 60 Ко
Стандартный атомный вес А р °(Fe)

Природное железо ( 26 Fe) состоит из четырех стабильных изотопов : 5,845% 54 Fe (возможно, радиоактивный с периодом полураспада более 4,4 × 10 20 годы), [4] 91,754% 56 Fe, 2,119% 57 Fe и 0,286% 58 Фе. Известно 24 радиоактивных изотопа, 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 железа была сосредоточена на определении 60 Изменения Fe обусловлены процессами, сопровождающими нуклеосинтез (т.е. исследования метеоритов ) и рудообразование. Однако за последнее десятилетие достижения в технологии масс-спектрометрии позволили обнаружить и количественно оценить мельчайшие, естественные изменения в соотношениях стабильных изотопов железа. Большая часть этой работы была проведена сообществами ученых, изучающих Землю и планеты , хотя начинают появляться приложения к биологическим и промышленным системам. [5]

Список изотопов

[ редактировать ]
Нуклид
[n 1]
С Н Изотопная масса ( Да )
[n 2] [n 3]
Период полураспада
[n 4]
Разлагаться
режим

[n 5]
Дочь
изотоп

[№ 6]
Спин и
паритет
[n 7] [n 4]
Природное изобилие (молярная доля)
Энергия возбуждения Нормальная пропорция Диапазон вариаций
45 Фе 26 19 45.01458(24)# 1,89(49) мс б + (30%) 45 Мин. 3/2+#
2 р (70%) 43 Кр
46 Фе 26 20 46.00081(38)# 9(4) мс
[12(+4-3) мс]
б + (>99,9%) 46 Мин. 0+
б + , р (<.1%) 45 Кр
47 Фе 26 21 46.99289(28)# 21,8(7) мс б + (>99,9%) 47 Мин. 7/2−#
б + , р (<.1%) 46 Кр
48 Фе 26 22 47.98050(8)# 44(7) мс б + (96.41%) 48 Мин. 0+
б + , р (3,59%) 47 Кр
49 Фе 26 23 48.97361(16)# 70(3) мс б + , р (52%) 48 Кр (7/2−)
б + (48%) 49 Мин.
50 Фе 26 24 49.96299(6) 155(11) мс б + (>99,9%) 50 Мин. 0+
б + , р (<.1%) 49 Кр
51 Фе 26 25 50.956820(16) 305(5) мс б + 51 Мин. 5/2−
52 Фе 26 26 51.948114(7) 8,275(8) ч б + 52м Мин. 0+
52м Фе 6,81(13) МэВ 45,9(6) с б + 52 Мин. (12+)#
53 Фе 26 27 52.9453079(19) 8,51(2) мин. б + 53 Мин. 7/2−
53 м Фе 3040,4(3) кэВ 2,526(24) мин. ЭТО 53 Фе 19/2−
54 Фе 26 28 53.9396090(5) Наблюдательно стабильный [№ 8] 0+ 0.05845(35) 0.05837–0.05861
54 м Фе 6526,9(6) кэВ 364(7) нс 10+
55 Фе 26 29 54.9382934(7) 2,737(11) и ЕС 55 Мин. 3/2−
56 Фе [n 9] 26 30 55.9349363(5) Стабильный 0+ 0.91754(36) 0.91742–0.91760
57 Фе 26 31 56.9353928(5) Стабильный 1/2− 0.02119(10) 0.02116–0.02121
58 Фе 26 32 57.9332744(5) Стабильный 0+ 0.00282(4) 0.00281–0.00282
59 Фе 26 33 58.9348755(8) 44.495(9) д б 59 Ко 3/2−
60 Фе 26 34 59.934072(4) 2.6×10 6 и б 60 Ко 0+ след
61 Фе 26 35 60.936745(21) 5,98(6) мин. б 61 Ко 3/2−,5/2−
61м Фе 861(3) кэВ 250(10) нс 9/2+#
62 Фе 26 36 61.936767(16) 68(2) с б 62 Ко 0+
63 Фе 26 37 62.94037(18) 6,1(6) с б 63 Ко (5/2)−
64 Фе 26 38 63.9412(3) 2,0(2) с б 64 Ко 0+
65 Фе 26 39 64.94538(26) 1,3(3) с б 65 Ко 1/2−#
65 м Фе 364(3) кэВ 430(130) нс (5/2−)
66 Фе 26 40 65.94678(32) 440(40) мс б (>99,9%) 66 Ко 0+
б , n (<.1%) 65 Ко
67 Фе 26 41 66.95095(45) 394(9) мс б (>99,9%) 67 Ко 1/2−#
б , n (<.1%) 66 Ко
67 м Фе 367(3) кэВ 64(17) мкс (5/2−)
68 Фе 26 42 67.95370(75) 187(6) мс б (>99,9%) 68 Ко 0+
б , н 67 Ко
69 Фе 26 43 68.95878(54)# 109(9) мс б (>99,9%) 69 Ко 1/2−#
б , n (<.1%) 68 Ко
70 Фе 26 44 69.96146(64)# 94(17) мс 0+
71 Фе 26 45 70.96672(86)# 30# мс
[>300 нс]
7/2+#
72 Фе 26 46 71.96962(86)# 10# мс
[>300 нс]
0+
Этот заголовок и нижний колонтитул таблицы:
  1. ^ м Fe – Возбужденный ядерный изомер .
  2. ^ ( ) – Неопределенность (1 σ ) указывается в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
  3. ^ # - Атомная масса, отмеченная #: значение и неопределенность получены не на основе чисто экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе трендов поверхности массы (TMS).
  4. ^ Перейти обратно: а б # – Значения, отмеченные #, получены не только на основе экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе трендов соседних нуклидов (TNN).
  5. ^ Режимы распада:
    ЕС: Захват электрона
    ЭТО: Изомерный переход
    н: Нейтронная эмиссия
    п: Протонная эмиссия
  6. ^ Жирный символ в виде дочернего продукта — дочерний продукт стабилен.
  7. ^ ( ) значение вращения — указывает на вращение со слабыми аргументами присваивания.
  8. ^ Считается, что распадается на β + б + к 54 Cr с периодом полураспада более 4,4×10. 20 а [4]
  9. ^ Самая низкая масса на нуклон среди всех нуклидов; Конечный продукт звездного нуклеосинтеза
  • Атомные массы стабильных нуклидов ( 54 Фе, 56 Фе, 57 Фе и 58 Fe) даны на основе оценки атомной массы AME2012. Ошибки в одно стандартное отклонение указаны в скобках после соответствующих последних цифр. [6]

Железо-54

[ редактировать ]

54 Fe наблюдательно стабилен, но теоретически может распадаться на 54 Cr, с периодом полураспада более 4,4 × 10. 20 лет за счет двойного захвата электрона ( εε ). [4]

Железо-56

[ редактировать ]

56 Fe – самый распространенный изотоп железа. Это также изотоп с наименьшей массой на нуклон - 930,412 МэВ/с. 2 , хотя и не изотоп с самой высокой энергией связи ядра на нуклон, которым является никель-62 . [7] Однако из-за деталей того, как работает нуклеосинтез, 56 Fe — более распространенная конечная точка термоядерных цепей внутри сверхновых , где оно в основном производится в виде 56 Ни. Таким образом, 56 Ni более распространен во Вселенной по сравнению с другими металлами , в том числе 62 В, 58 Фе и 60 Ni, каждый из которых имеет очень высокую энергию связи.

Высокая энергия ядерной связи для 56 Fe представляет собой точку, в которой дальнейшие ядерные реакции становятся энергетически невыгодными. Из-за этого он входит в число самых тяжелых элементов, образующихся в реакциях звездного нуклеосинтеза в массивных звездах. Эти реакции объединяют более легкие элементы, такие как магний, кремний и сера, с образованием более тяжелых элементов. Среди более тяжелых элементов образовался 56 Ni , который впоследствии распадается до 56 Ко , а затем 56 Фе.

Железо-57

[ редактировать ]

57 Fe широко используется в мессбауэровской спектроскопии и связанной с ней колебательной спектроскопии ядерного резонанса из-за низкого естественного изменения энергии ядерного перехода 14,4 кэВ. [8] Известно, что переход был использован для первого окончательного измерения гравитационного красного смещения в эксперименте Паунда-Ребки 1960 года . [9]

Железо-58

[ редактировать ]

Железо-58 можно использовать для борьбы с анемией и низким усвоением железа, для метаболического отслеживания человеческих генов, контролирующих железо, а также для отслеживания микроэлементов в природе. [10] [11] Железо-58 также является вспомогательным реагентом в синтезе сверхтяжелых элементов. [11]

Железо-60

[ редактировать ]

Железо-60 — изотоп железа с периодом полураспада 2,6 миллиона лет. [12] [13] но до 2009 года считалось, что 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 Семаркона и Червоный Кут выявлена ​​корреляция между концентрацией 60 Ni , изотоп внучатый 60 Fe и обилие стабильных изотопов железа, что свидетельствует о существовании 60 Fe во время формирования Солнечной системы. Возможно, энергия, выделяющаяся при распаде 60 Fe внес свой вклад вместе с энергией, выделяющейся при распаде радионуклида. 26 Ал , к переплавке и дифференциации астероидов . после их образования 4,6 миллиарда лет назад Обилие 60 Никель, присутствующий во внеземном материале, также может дать дальнейшее понимание происхождения Солнечной системы и ее ранней истории.

Железо-60, обнаруженное в окаменелых бактериях в отложениях морского дна, позволяет предположить, что около 2 миллионов лет назад в окрестностях Солнечной системы произошла сверхновая. [14] [15] Железо-60 также обнаружено в отложениях 8 миллионов лет назад. [16] В 2019 году исследователи обнаружили межзвездное 60 Fe в Антарктиде , которое они относят к Местному Межзвездному Облаку . [17]

Расстояние до возникшей сверхновой можно оценить, сопоставив количество железа-60, перехваченного при прохождении Земли через расширяющиеся выбросы сверхновой. Предполагая, что материал, выброшенный сверхновой, равномерно расширяется от своего источника в виде сферы с площадью поверхности 4πr. 2 . Доля материала, перехваченного Землей, зависит от площади ее поперечного сечения (πR 2 земля ), проходя сквозь расширяющиеся обломки. Где Mej масса выброшенного материала. Предполагая, что перехваченный материал равномерно распределен по поверхности Земли (4πR 2 Земля ), массовая поверхностная плотность (Σ ej ) выбросов сверхновых на Земле равна: Количество 60 Атомы Fe на единицу площади, обнаруженные на Земле, можно оценить, если типичное количество 60 Известно Fe, выброшенное из сверхновой. Это можно сделать, разделив поверхностную массовую плотность (Σ ej ) на атомную массу 60 Фе. Уравнение для N 60 можно переставить, чтобы найти расстояние до сверхновой. Пример расчета расстояния до точки зарождения сверхновой приведен ниже. В этом расчете используются спекулятивные значения для наземных объектов. 60 Поверхностная плотность атомов Fe (N 60 ≈ 4 × 10 11 атомы 2 /м) и приблизительную оценку массы 60 Fe выброшено при взрыве сверхновой (10 -5 M ). Сообщалось о более сложных анализах, которые учитывают поток и отложение 60 Fe, а также возможные источники мешающего фона. [18]

Кобальт-60, продукт распада железа-60, при распаде излучает 1,173 МэВ и 1,333 МэВ. Эти гамма-линии долгое время были важными объектами гамма-астрономии и были обнаружены гамма-обсерваторией INTEGRAL . Сигнал прослеживает плоскость Галактики , показывая, что 60 Синтез железа продолжается в нашей Галактике и исследуется производство элементов в массивных звездах. [19] [20]

  1. ^ Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С.; Ауди, Г. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Китайская физика C . 45 (3): 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
  2. ^ «Стандартные атомные массы: железо» . ЦИАВ . 1993.
  3. ^ Прохаска, Томас; Ирргехер, Йоханна; Бенефилд, Жаклин; Бёлке, Джон К.; Чессон, Лесли А.; Коплен, Тайлер Б.; Дин, Типинг; Данн, Филип Дж. Х.; Грёнинг, Манфред; Холден, Норман Э.; Мейер, Харро Эй Джей (04 мая 2022 г.). «Стандартные атомные веса элементов 2021 (Технический отчет ИЮПАК)» . Чистая и прикладная химия . дои : 10.1515/pac-2019-0603 . ISSN   1365-3075 .
  4. ^ Перейти обратно: а б с Бикит, И.; Крмар, М.; Сливка, Дж.; Вескович, М.; Чонкич, Лж.; Аничин И. (1998). «Новые результаты по двойному β-распаду железа». Физический обзор C . 58 (4): 2566–2567. Бибкод : 1998PhRvC..58.2566B . дои : 10.1103/PhysRevC.58.2566 .
  5. ^ Н. Дауфас; О. Руксель (2006). «Масс-спектрометрия и естественные вариации изотопов железа». Обзоры масс-спектрометрии . 25 (4): 515–550. Бибкод : 2006MSRv...25..515D . дои : 10.1002/mas.20078 . ПМИД   16463281 .
  6. ^ Ван, М.; Ауди, Г.; Вапстра, АХ; Кондев, ФГ; МакКормик, М.; Сюй, Х.; Пфайффер, Б. (2012). «Оценка атомной массы Ame2012». Китайская физика C . 36 (12): 1603–2014. Бибкод : 2012ЧФК..36....3М . дои : 10.1088/1674-1137/36/12/003 . hdl : 11858/00-001M-0000-0010-23E8-5 . S2CID   250839471 .
  7. ^ Фьюэлл, член парламента (1995). «Атомный нуклид с самой высокой средней энергией связи» . Американский журнал физики . 63 (7): 653. Бибкод : 1995AmJPh..63..653F . дои : 10.1119/1.17828 .
  8. ^ Р. Нейв. «Эффект Мессбауэра в железе-57» . Гиперфизика . Государственный университет Джорджии . Проверено 13 октября 2009 г.
  9. ^ Паунд, Р.В.; Ребка-младший Г.А. (1 апреля 1960 г.). «Кажущийся вес фотонов» . Письма о физических отзывах . 4 (7): 337–341. Бибкод : 1960PhRvL...4..337P . дои : 10.1103/PhysRevLett.4.337 .
  10. ^ «Изотоп металла железо-58» . Американские элементы . Проверено 28 июня 2023 г.
  11. ^ Перейти обратно: а б Васильев, Петр. «Железо-58, изотоп железа-58, обогащенное железо-58, металл железо-58» . www.buyisotope.com . Проверено 28 июня 2023 г.
  12. ^ Ругель, Г.; Фастерманн, Т.; Кни, К.; Корщинек, Г.; Путивцев М.; Шуман, Д.; Кивель, Н.; Гюнтер-Леопольд, И.; Вайнрайх, Р.; Вольмутер, М. (2009). «Новое измерение 60 Fe Half-Life» . Physical Review Letters . 103 (7): 72502. Bibcode : 2009PhRvL.103g2502R . doi : 10.1103/PhysRevLett.103.072502 . PMID   19792637 .
  13. ^ «Эйзен с долгом Атемом» . научный тикер . 27 августа 2009 г. Архивировано из оригинала 3 февраля 2018 г. . Проверено 22 мая 2010 г.
  14. ^ Белинда Смит (9 августа 2016 г.). «Древние бактерии хранят признаки рассеяния сверхновой» . Космос .
  15. ^ Питер Людвиг; и др. (16 августа 2016 г.). «Активность сверхновой возрастом 2 миллиона лет с разрешением во времени обнаружена в летописях микрокаменелостей Земли» . ПНАС . 113 (33): 9232–9237. arXiv : 1710.09573 . Бибкод : 2016PNAS..113.9232L . дои : 10.1073/pnas.1601040113 . ПМЦ   4995991 . ПМИД   27503888 .
  16. ^ Колин Баррас (14 октября 2017 г.). «Возможно, пожары дали толчок нашей эволюции» . Новый учёный . 236 (3147): 7. Бибкод : 2017NewSc.236....7B . дои : 10.1016/S0262-4079(17)31997-8 .
  17. ^ Колл, Доминик; и др. (2019). "Интерстеллар 60 Fe в Антарктиде». Письма о физическом обзоре . 123 (7): 072701. Бибкод : 2019PhRvL.123g2701K . doi : /PhysRevLett.123.072701 . hdl : 1885/298253 . PMID   31491090. 10.1103 S2CID   201868513 .
  18. ^ Эртель, Адриенн Ф.; Фрай, Брайан Дж.; Филдс, Брайан Д.; Эллис, Джон (20 апреля 2023 г.). «Эволюция пыли сверхновой, исследованная с помощью глубоководной временной истории 60Fe» . Астрофизический журнал . 947 (2): 58–83 – через Институт физики (IOP).
  19. ^ Харрис, MJ; Кнёдльседер, Дж.; Жан, П.; Цисана, Э.; Диль, Р.; Личти, Г.Г.; Рокес, Ж.-П.; Шанне, С.; Вайденспойнтнер, Г. (1 апреля 2005 г.). «Обнаружение линий γ-лучей межзвездного 60Fe спектрометром высокого разрешения SPI» . Астрономия и астрофизика . 433 (3): L49–L52. arXiv : astro-ph/0502219 . Бибкод : 2005A&A...433L..49H . дои : 10.1051/0004-6361:200500093 . ISSN   0004-6361 .
  20. ^ Ван, В.; Зигерт, Т.; Дай, З.Г.; Диль, Р.; Грейнер, Дж.; Хегер, А.; Краузе, М.; Ланг, М.; Плейнтингер, МММ; Чжан, XL (01 февраля 2020 г.). «Гамма-излучение радиоактивности 60Fe и 26Al в нашей Галактике» . Астрофизический журнал . 889 (2): 169. arXiv : 1912.07874 . Бибкод : 2020ApJ...889..169W . дои : 10.3847/1538-4357/ab6336 . ISSN   0004-637X .

Массы изотопов из:

Изотопный состав и стандартные атомные массы из:

Данные о периоде полураспада, спине и изомерах выбраны из:

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 7b19eb899215da70b0e1b50701d60446__1718034960
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/7b/46/7b19eb899215da70b0e1b50701d60446.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Isotopes of iron - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)