Isotoper av järn
Isotoper av järn är varianter av det kemiska elementet järn , som har ett annat antal neutroner i kärnan . Järnisotoper är kända med masstal från 45 till 72 (antalet protoner i järnkärnan är alltid 26, neutroner från 19 till 46) och 6 kärnisomerer .
Naturligt järn är en blandning av fyra stabila isotoper :
- 54Fe ( isotopisk mängd 5,845%);
- 56 Fe (isotopmängd 91,754%);
- 57 Fe (isotopmängd 2,119%);
- 58 Fe (isotopmängd 0,282%).
Av de artificiella isotoper av järn är de mest stabila 60 Fe ( halveringstid 2,62 miljoner år [1] ), 55 Fe ( 2,737 år ), 59 Fe ( 44,495 dagar ) och 52 Fe ( 8,275 timmar ); de återstående isotoperna har en halveringstid på mindre än 10 minuter [2] .
Iron-55
Se även: Iron-55Halveringstiden är 2,7 år, elektroninfångningsförfallsschemat (sannolikhet 100% ), med efterföljande omarrangemang av elektronskalet , avger en karakteristisk röntgenstrålning på 5,9 keV [3] . De används i röntgeninstallationer som en oberoende källa för röntgenstrålning. Erhålls genom att bestråla nickel-58 med protoner i en accelerator:
.![{\displaystyle {\ce {^{58}Ni ->[+p,\ -\alpha] ^{55}Co -> ^{55}Fe))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ecbb91c93a08aa2a41415387031ddc5dcb1c4c10)
Iron-56
Den stabila isotopen 56 Fe är känd för att ha den lägsta atommassan per nukleon . Detta betyder att nukleonernas bindningsenergi är maximal. Men på grund av den lilla skillnaden i massan av protonen och neutronen har nickel-62 den högsta bindningsenergin av nukleoner .
Iron-57
Den stabila järn-57 isotopen används i Mössbauer spektroskopi [4] .
I Ryssland har det producerats genom centrifugal isotopseparation sedan 1971 [5] .
Iron-59
Den radioaktiva isotopen järn-59 genomgår β - sönderfall till stabil kobolt-59 och sänder ut beta-partiklar med maximala energier på 0,46 och 0,27 MeV och gammastrålar med energier på 1,1 och 1,3 MeV [6] . Halveringstiden är 44,5 dagar.
Inom medicinen används isotopen järn-59 vid tidig diagnos av bröstcancer hos kvinnor [7] [8] . Hos en frisk person ingår mer än hälften av järnet i hemoglobin . Läkemedlets verkningsprincip är fördelningen av biologiskt assimilerat järn med blodflöde och selektiv ackumulering i cellerna i tumörvävnaden. Nivån av ackumulering av isotopen i organen detekteras med en gammakamera .
I Ryssland produceras ett radioläkemedel baserat på 59 Fe av Obninsk-grenen av Research Institute of Physics and Chemistry uppkallad efter L. Ya. Karpov [9] .
Tabell över järnisotoper
| Nuklidsymbol _ |
Z ( p ) | N( n ) | Isotopmassa [10] ( a.u.m. ) |
Halveringstid [ 2] (T 1/2 ) |
Decay kanal | Förfallande produkt | Spinn och paritet av kärnan [2] |
Isotopens förekomst i naturen |
Omfång av förändringar i isotopisk förekomst i naturen |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Excitationsenergi | |||||||||
| 45 Fe _ | 26 | 19 | 45.01458(24)# | 1,89(49) ms | β + (30 %) | 45 Mn | 3/2+# | ||
| 2p ( 70 %) | 43Cr _ | ||||||||
| 46Fe _ | 26 | tjugo | 46,00081(38)# | 9(4)ms [12(+4-3)ms] |
β + (>99,9%) | 46 Mn | 0+ | ||
| β + , p (<,1 %) | 45Cr _ | ||||||||
| 47Fe _ | 26 | 21 | 46,99289(28)# | 21.8(7) ms | β + (>99,9%) | 47 Mn | 7/2−# | ||
| β + , p (<,1 %) | 46Cr _ | ||||||||
| 48 Fe | 26 | 22 | 47.98050(8)# | 44(7) ms | β + (96,41%) | 48 Mn | 0+ | ||
| β + , p (3,59 %) | 47Cr _ | ||||||||
| 49Fe _ | 26 | 23 | 48,97361(16)# | 70(3) ms | β + , p (52 %) | 48Cr _ | (7/2−) | ||
| β + (48%) | 49 Mn | ||||||||
| 50 Fe | 26 | 24 | 49,96299(6) | 155(11) ms | β + (>99,9%) | 50 Mn | 0+ | ||
| β + , p (<,1 %) | 49Cr _ | ||||||||
| 51 Fe | 26 | 25 | 50,956820(16) | 305(5) ms | β + | 51 Mn | 5/2− | ||
| 52 Fe | 26 | 26 | 51.948114(7) | 8,275(8) h | β + | 52m Mn | 0+ | ||
| 52mFe _ | 6,81(13) MeV | 45.9(6) s | β + | 52 Mn | (12+)# | ||||
| 53 Fe | 26 | 27 | 52,9453079(19) | 8,51(2) min | β + | 53 Mn | 7/2− | ||
| 53mFe _ | 3040,4(3) keV | 2,526(24) min | IP | 53 Fe | 19/2− | ||||
| 54Fe _ | 26 | 28 | 53,9396090(5) | stabil [ca. ett] | 0+ | 0,05845(35) | 0,05837–0,05861 | ||
| 54m Fe | 6526,9(6) keV | 364(7) ns | 10+ | ||||||
| 55 Fe | 26 | 29 | 54.9382934(7) | 2 737(11) år | EZ | 55 Mn | 3/2− | ||
| 56 Fe | 26 | trettio | 55.9349363(5) | stabil | 0+ | 0,91754(36) | 0,91742–0,91760 | ||
| 57 Fe | 26 | 31 | 56.9353928(5) | stabil | 1/2− | 0,02119(10) | 0,02116–0,02121 | ||
| 58 Fe | 26 | 32 | 57.9332744(5) | stabil | 0+ | 0,00282(4) | 0,00281–0,00282 | ||
| 59 Fe | 26 | 33 | 58.9348755(8) | 44.495(9) dagar | β − | 59Co _ | 3/2− | ||
| 60 Fe | 26 | 34 | 59,934072(4) | 2,6⋅10 6 år | β − | 60Co _ | 0+ | ||
| 61 Fe | 26 | 35 | 60,936745(21) | 5,98(6) min | β − | 61Co _ | 3/2−,5/2− | ||
| 61m Fe | 861(3) keV | 250(10) ns | 9/2+# | ||||||
| 62Fe _ | 26 | 36 | 61,936767(16) | 68(2) s | β − | 62Co _ | 0+ | ||
| 63Fe _ | 26 | 37 | 62,94037(18) | 6.1(6) s | β − | 63Co _ | (5/2) | ||
| 64Fe _ | 26 | 38 | 63.9412(3) | 2,0(2) s | β − | 64Co _ | 0+ | ||
| 65 Fe | 26 | 39 | 64,94538(26) | 1.3(3) s | β − | 65Co _ | 1/2−# | ||
| 65m Fe | 364(3) keV | 430(130) ns | (5/2−) | ||||||
| 66 Fe | 26 | 40 | 65,94678(32) | 440(40) ms | β − (>99,9 %) | 66Co _ | 0+ | ||
| β − , n (<,1 %) | 65Co _ | ||||||||
| 67 Fe | 26 | 41 | 66,95095(45) | 394(9) ms | β − (>99,9 %) | 67Co _ | 1/2−# | ||
| β − , n (<,1 %) | 66Co _ | ||||||||
| 67m Fe | 367(3) keV | 64(17) µs | (5/2−) | ||||||
| 68 Fe | 26 | 42 | 67,95370(75) | 187(6) ms | β − (>99,9 %) | 68Co _ | 0+ | ||
| β − , n | 67Co _ | ||||||||
| 69Fe _ | 26 | 43 | 68.95878(54)# | 109(9) ms | β − (>99,9 %) | 69Co _ | 1/2−# | ||
| β − , n (<,1 %) | 68Co _ | ||||||||
| 70 Fe | 26 | 44 | 69.96146(64)# | 94(17) ms | 0+ | ||||
| 71 Fe | 26 | 45 | 70,96672(86)# | 30# ms [>300 ns] |
7/2+# | ||||
| 72Fe _ | 26 | 46 | 71,96962(86)# | 10# ms [>300 ns] |
0+ | ||||
| β + -positronsönderfall ; _ β - elektronisk sönderfall ; p är protonsönderfall ; n är neutronsönderfall ; EZ - elektronisk infångning ; IP- isomer övergång . | |||||||||
- ↑ Teoretiskt kan den genomgå dubbel elektronfångning i 54 Cr.
Förklaringar till tabellen
- Isotopförekomster ges för de flesta naturliga prover. För andra källor kan värdena variera kraftigt.
- Indexen 'm', 'n', 'p' (bredvid symbolen) anger nuklidens exciterade isomera tillstånd.
- Symboler i fet stil indikerar stabila nedbrytningsprodukter.
- Värden markerade med en hash (#) härleds inte enbart från experimentella data, utan är (åtminstone delvis) uppskattade från systematiska trender i närliggande nuklider (med samma Z- och N -förhållanden ). Osäkerhetsspinn och/eller paritetsvärden är omgivna inom parentes.
- Osäkerhet anges som ett tal inom parentes, uttryckt i enheter av den sista signifikanta siffran, betyder en standardavvikelse (med undantag för mängden och standardatommassan för en isotop enligt IUPAC -data , för vilken en mer komplex definition av osäkerhet är Begagnade). Exempel: 29770,6(5) betyder 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) betyder 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) betyder −2200,2 ± 1,8.
Anteckningar
- ↑ Rugel G. et al. Ny mätning av de 60 Fe Half-Life // Physical Review Letters : journal . - 2009. - Vol. 103 . — S. 72502 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.103.072502 .
- ↑ 1 2 3 Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH NUBASE-utvärderingen av kärn- och sönderfallsegenskaper // Kärnfysik A . - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .
- ↑ Järn-55
- ↑ R. Nave. Mossbauer-effekt i Iron-57 . Hyperfysik . Georgia State University. Hämtad: 13 oktober 2009.
- ↑ Iron-57 ( 57 Fe)
- ↑ Iron-59 Hanteringsföreskrifter
- ↑ Järnsulfat , 59 Fe _
- ↑ Järnsulfat, 59 Fe
- ↑ Obninsk gren av NIFHI dem. L. Ya. Karpova firar 50 år sedan starten av reaktorn
- ↑ Data från Wang M. , Audi G. , Kondev FG , Huang WJ , Naimi S. , Xu X. The Ame2016 atomic mass evaluation (I). utvärdering av indata; och justeringsprocedurer (engelska) // Chinese Physics C. - 2016. - Vol. 41 , iss. 3 . - P. 030002-1-030002-344 . - doi : 10.1088/1674-1137/41/3/030002 .
| isotoper | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||