Izotopy železa - Isotopes of iron
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Standardní atomová hmotnost Ar, standardní(Fe) |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Přirozeně se vyskytující žehlička (26Fe) se skládá ze čtyř stájí izotopy: 5,845% z 54Fe (možná radioaktivní s poločasem konce 4.4×1020 let),[2] 91,754% z 56Fe, 2,119% 57Fe a 0,286% 58Fe. Existuje 24 známých radioaktivních izotopů, jejichž poločasy jsou uvedeny níže, z nichž nejstabilnější jsou 60Fe (poločas rozpadu 2,6 milionu let) a 55Fe (poločas rozpadu 2,7 roku).
Hodně z minulých prací na měření izotopového složení Fe se soustředilo na stanovení 60Několik variací v důsledku doprovodných procesů nukleosyntéza (tj., meteorit studie) a tvorba rud. V posledním desetiletí však postupuje vpřed hmotnostní spektrometrie Technologie umožnila detekci a kvantifikaci minutových, přirozeně se vyskytujících variací v poměrech stabilní izotopy ze železa. Většinu této práce řídila Země a planetární věda komunity, ačkoli se začínají objevovat aplikace na biologické a průmyslové systémy.[3]
Seznam izotopů
| Nuklid [n 1] | Z | N | Izotopová hmota (Da ) [č. 2][č. 3] | Poločas rozpadu [č. 4] | Rozklad režimu [č. 5] | Dcera izotop [č. 6] | Roztočit a parita [č. 7][č. 4] | Přirozená hojnost (molární zlomek) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Budicí energie | Normální poměr | Rozsah variací | |||||||
| 45Fe | 26 | 19 | 45.01458(24)# | 1,89 (49) ms | β+ (30%) | 45Mn | 3/2+# | ||
| 2p (70%) | 43Cr | ||||||||
| 46Fe | 26 | 20 | 46.00081(38)# | 9 (4) ms [12 (+ 4-3) ms] | β+ (>99.9%) | 46Mn | 0+ | ||
| β+, p (<0,1%) | 45Cr | ||||||||
| 47Fe | 26 | 21 | 46.99289(28)# | 21,8 (7) ms | β+ (>99.9%) | 47Mn | 7/2−# | ||
| β+, p (<0,1%) | 46Cr | ||||||||
| 48Fe | 26 | 22 | 47.98050(8)# | 44 (7) ms | β+ (96.41%) | 48Mn | 0+ | ||
| β+, p (3,59%) | 47Cr | ||||||||
| 49Fe | 26 | 23 | 48.97361(16)# | 70 (3) ms | β+, p (52%) | 48Cr | (7/2−) | ||
| β+ (48%) | 49Mn | ||||||||
| 50Fe | 26 | 24 | 49.96299(6) | 155 (11) ms | β+ (>99.9%) | 50Mn | 0+ | ||
| β+, p (<0,1%) | 49Cr | ||||||||
| 51Fe | 26 | 25 | 50.956820(16) | 305 (5) ms | β+ | 51Mn | 5/2− | ||
| 52Fe | 26 | 26 | 51.948114(7) | 8,275 (8) h | β+ | 52 mMn | 0+ | ||
| 52 mFe | 6,81 (13) MeV | 45,9 (6) s | β+ | 52Mn | (12+)# | ||||
| 53Fe | 26 | 27 | 52.9453079(19) | 8,51 (2) min | β+ | 53Mn | 7/2− | ||
| 53 mFe | 3040,4 (3) keV | Min. 2,526 (24) | TO | 53Fe | 19/2− | ||||
| 54Fe | 26 | 28 | 53.9396090(5) | Pozorovatelně stabilní[č. 8] | 0+ | 0.05845(35) | 0.05837–0.05861 | ||
| 54mFe | 6526,9 (6) keV | 364 (7) ns | 10+ | ||||||
| 55Fe | 26 | 29 | 54.9382934(7) | 2,737 (11) r | ES | 55Mn | 3/2− | ||
| 56Fe[č. 9] | 26 | 30 | 55.9349363(5) | Stabilní | 0+ | 0.91754(36) | 0.91742–0.91760 | ||
| 57Fe | 26 | 31 | 56.9353928(5) | Stabilní | 1/2− | 0.02119(10) | 0.02116–0.02121 | ||
| 58Fe | 26 | 32 | 57.9332744(5) | Stabilní | 0+ | 0.00282(4) | 0.00281–0.00282 | ||
| 59Fe | 26 | 33 | 58.9348755(8) | 44,495 (9) d | β− | 59Spol | 3/2− | ||
| 60Fe | 26 | 34 | 59.934072(4) | 2.6×106 y | β− | 60Spol | 0+ | stopa | |
| 61Fe | 26 | 35 | 60.936745(21) | 5,98 (6) min | β− | 61Spol | 3/2−,5/2− | ||
| 61 mFe | 861 (3) keV | 250 (10) ns | 9/2+# | ||||||
| 62Fe | 26 | 36 | 61.936767(16) | 68 odst. 2 písm | β− | 62Spol | 0+ | ||
| 63Fe | 26 | 37 | 62.94037(18) | 6,1 (6) s | β− | 63Spol | (5/2)− | ||
| 64Fe | 26 | 38 | 63.9412(3) | 2,0 (2) s | β− | 64Spol | 0+ | ||
| 65Fe | 26 | 39 | 64.94538(26) | 1,3 (3) s | β− | 65Spol | 1/2−# | ||
| 65 mFe | 364 (3) keV | 430 (130) ns | (5/2−) | ||||||
| 66Fe | 26 | 40 | 65.94678(32) | 440 (40) ms | β− (>99.9%) | 66Spol | 0+ | ||
| β−, n (<.1%) | 65Spol | ||||||||
| 67Fe | 26 | 41 | 66.95095(45) | 394 (9) ms | β− (>99.9%) | 67Spol | 1/2−# | ||
| β−, n (<0,1%) | 66Spol | ||||||||
| 67 mFe | 367 (3) keV | 64(17) µs | (5/2−) | ||||||
| 68Fe | 26 | 42 | 67.95370(75) | 187 (6) ms | β− (>99.9%) | 68Spol | 0+ | ||
| β−, n | 67Spol | ||||||||
| 69Fe | 26 | 43 | 68.95878(54)# | 109 (9) ms | β− (>99.9%) | 69Spol | 1/2−# | ||
| β−, n (<0,1%) | 68Spol | ||||||||
| 70Fe | 26 | 44 | 69.96146(64)# | 94 (17) ms | 0+ | ||||
| 71Fe | 26 | 45 | 70.96672(86)# | 30 # ms [> 300 ns] | 7/2+# | ||||
| 72Fe | 26 | 46 | 71.96962(86)# | 10 # ms [> 300 ns] | 0+ | ||||
- ^ mFe - nadšený jaderný izomer.
- ^ () - Nejistota (1σ) je uveden v stručné formě v závorkách za odpovídajícími posledními číslicemi.
- ^ # - Atomic mass checked #: hodnota a nejistota odvozené nikoli z čistě experimentálních údajů, ale alespoň částečně z trendů z Mass Surface (TMS ).
- ^ A b # - Hodnoty označené # nejsou čistě odvozeny z experimentálních údajů, ale alespoň částečně z trendů sousedních nuklidů (TNN ).
- ^ Režimy rozpadu:
ES: Zachycení elektronů TO: Izomerní přechod n: Emise neutronů p: Protonová emise - ^ Tučný symbol jako dcera - dcera produkt je stabilní.
- ^ () hodnota rotace - označuje rotaci se slabými argumenty přiřazení.
- ^ Věřil, že se rozpadne β+β+ na 54Cr s poločasem rozpadu přes 4,4 × 1020 A[2]
- ^ Nejnižší hmotnost na nukleon ze všech nuklidů; Konečný produkt hvězdné nukleosyntéza
- Atomové hmotnosti stabilních nuklidů (54Fe, 56Fe, 57Fe a 58Fe) jsou dány hodnocením atomové hmotnosti AME2012. Jedna chyba standardní odchylky je uvedena v závorkách za odpovídajícími posledními číslicemi.[4]
Železo-54
54Fe je pozorovatelně stabilní, ale teoreticky se může rozpadnout na 54Cr, s poločasem rozpadu větším než 4.4×1020 let pomocí dvojitého elektronového záchytuεε ).[2]
Železo-56
Izotop 56Fe je izotop s nejnižší hmotností na nukleon, 930,412 MeV / c2, i když ne izotop s nejvyšší jaderná vazebná energie na nukleon, což je nikl-62.[5] Kvůli podrobnostem o fungování nukleosyntézy však 56Fe je častější koncový bod fúzních řetězců uvnitř extrémně hmotné hvězdy a proto je ve vesmíru běžnější než ostatní kovy, počítaje v to 62Ni, 58Fe a 60Ni, z nichž všechny mají velmi vysokou vazebnou energii.
Železo-57
Izotop 57Fe je široce používán v Mössbauerova spektroskopie a související vibrační spektroskopie nukleární rezonance kvůli nízké přirozené kolísání energie 14,4 keV jaderného přechodu.[6] Přechod byl skvěle použit k provedení prvního definitivního měření gravitační rudý posuv v roce 1960 Experiment Libra-Rebka.[7]
Železo-58
![[ikona]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1c/Wiki_letter_w_cropped.svg/20px-Wiki_letter_w_cropped.svg.png){kind=small} | Tato sekce potřebuje expanzi. Můžete pomoci přidávat k tomu. (Listopadu 2019) |
Železo-60
Železo-60 je izotop železa s poločasem rozpadu 2,6 milionu let,[8][9] ale předpokládalo se, že do roku 2009 bude mít poločas 1,5 milionu let. Prochází rozpad beta na kobalt-60, který se pak rozpadá s poločasem asi 5 let na stabilní nikl-60. Ve vzorcích měsíce byly nalezeny stopy železa-60.
Ve fázích meteoritů Semarkona a Chervony Kut, korelace mezi koncentrací 60Ni, izotop vnučky z 60Bylo možno najít Fe a množství stabilních izotopů železa, což je důkazem existence 60Fe v době vzniku sluneční soustavy. Možná energie uvolněná rozpadem 60Fe přispěl spolu s energií uvolněnou rozpadem radionuklidu 26Al, k přetavování a diferenciace z asteroidy po jejich vzniku před 4,6 miliardami let. Hojnost 60Ni předložit mimozemský materiál může také poskytnout další vhled do původu Sluneční Soustava a jeho raná historie.
Železo-60 nalezené ve fosilizovaných bakteriích v sedimentech mořského dna naznačuje, že v blízkosti sluneční soustavy byla přibližně před 2 miliony let supernova.[10][11] Železo-60 se také nachází v sedimentech z doby před 8 miliony let.[12]
V roce 2019 našli vědci mezihvězdné 60Fe dovnitř Antarktida, kterých se týkají Místní mezihvězdný mrak.[13]
Reference
- ^ Meija, Juris; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)“. Čistá a aplikovaná chemie. 88 (3): 265–91. doi:10.1515 / pac-2015-0305.
- ^ A b C Bikit, I .; Krmar, M .; Slivka, J .; Vesković, M .; Čonkić, Lj .; Aničin, I. (1998). Msgstr "Nové výsledky dvojitého β rozpadu železa". Fyzický přehled C.. 58 (4): 2566–2567. Bibcode:1998PhRvC..58,2566B. doi:10.1103 / PhysRevC.58.2566.
- ^ N. Dauphas; O. Rouxel (2006). "Hmotnostní spektrometrie a přirozené variace izotopů železa". Recenze hmotnostní spektrometrie. 25 (4): 515–550. Bibcode:2006MSRv ... 25..515D. doi:10.1002 / mas.20078. PMID 16463281.
- ^ M. Wang, G. Audi, A. H. Wapstra, F. G. Kondev, M. MacCormick, X. Xu a B. Pfeiffer (2012), „Hodnocení atomové hmotnosti AME2012 (II). Tabulky, grafy a odkazy“, Čínská fyzika C., Sv. 36, 1603-2014.
- ^ Fewell, M. P. „Atomový nuklid s nejvyšší střední vazebnou energií“. American Journal of Physics 63 (7): 653-58. Přístup: 22.03.2011. (Archivováno WebCite® na https://www.webcitation.org/5xNHry2gq )
- ^ R. Nave. "Mossbauerův efekt v železa-57". Hyperfyzika. Gruzínská státní univerzita. Citováno 2009-10-13.
- ^ Pound, R. V .; Rebka Jr. G. A. (1. dubna 1960). „Zdánlivá hmotnost fotonů“. Dopisy o fyzické kontrole. 4 (7): 337–341. Bibcode:1960PhRvL ... 4..337P. doi:10.1103 / PhysRevLett.4.337.
- ^ Rugel, G .; Faestermann, T .; Knie, K .; Korschinek, G .; Poutivtsev, M .; Schumann, D .; Kivel, N .; Günther-Leopold, I .; Weinreich, R .; Wohlmuther, M. (2009). "Nové měření 60Fe Half-Life ". Dopisy o fyzické kontrole. 103 (7): 72502. Bibcode:2009PhRvL.103g2502R. doi:10.1103 / PhysRevLett.103.072502. PMID 19792637.
- ^ „Eisen mit langem Atem“. scienceticker. 27. srpna 2009.
- ^ Belinda Smith (9. srpna 2016). „Starověké bakterie ukládají známky třídění supernovy“. Kosmos.
- ^ Peter Ludwig; et al. (16. srpna 2016). „Časem vyřešená 2 miliony let stará aktivita supernovy objevená v záznamu mikrofosilií Země“. PNAS. 113 (33): 9232–9237. arXiv:1710.09573. Bibcode:2016PNAS..113,9232L. doi:10.1073 / pnas.1601040113. PMC 4995991. PMID 27503888.
- ^ Colin Barras (14. října 2017). „Požáry mohly dát našemu vývoji naštartování“. Nový vědec. 236 (3147): 7. Bibcode:2017NewSc.236 .... 7B. doi:10.1016 / S0262-4079 (17) 31997-8.
- ^ Koll, Dominik; et., al. (2019). "Mezihvězdný 60Fe v Antarktidě “. Dopisy o fyzické kontrole. 123 (7): 072701. Bibcode:2019PhRvL.123g2701K. doi:10.1103 / PhysRevLett.123.072701. PMID 31491090.
Hmotnosti izotopů z:
- Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "PakUBASE hodnocení jaderných a rozpadových vlastností ", Jaderná fyzika A, 729: 3–128, Bibcode:2003NuPhA.729 ... 3A, doi:10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001
Izotopové složení a standardní atomové hmotnosti z:
- de Laeter, John Robert; Böhlke, John Karl; De Bièvre, Paul; Hidaka, Hiroši; Peiser, H. Steffen; Rosman, Kevin J. R .; Taylor, Philip D. P. (2003). „Atomové váhy prvků. Recenze 2000 (technická zpráva IUPAC)“. Čistá a aplikovaná chemie. 75 (6): 683–800. doi:10.1351 / pac200375060683.
- Wieser, Michael E. (2006). „Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report)“. Čistá a aplikovaná chemie. 78 (11): 2051–2066. doi:10.1351 / pac200678112051. Shrnutí ležel.
Údaje o poločasu rozpadu, rotaci a izomeru vybrané z:
- Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "PakUBASE hodnocení jaderných a rozpadových vlastností ", Jaderná fyzika A, 729: 3–128, Bibcode:2003NuPhA.729 ... 3A, doi:10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001
- Národní jaderné datové centrum. "Databáze NuDat 2.x". Brookhaven National Laboratory.
- Holden, Norman E. (2004). "11. Tabulka izotopů". V Lide, David R. (ed.). CRC Handbook of Chemistry and Physics (85. vydání). Boca Raton, Florida: CRC Press. ISBN 978-0-8493-0485-9.
Další čtení
- J. M. Nielsen (1960). Radiochemistry of Iron (PDF). Národní akademie věd /Národní rada pro výzkum.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
