Меню
Главная
Случайная статья
Настройки
|
Изотопы железа — разновидности химического элемента железа, имеющие разное количество нейтронов в ядре. Известны изотопы железа с массовыми числами от 45 до 72 (количество протонов в ядре железа всегда 26, нейтронов от 19 до 46) и 6 ядерных изомеров.
Природное железо представляет собой смесь четырёх стабильных изотопов:
- 54Fe (изотопная распространённость 5,845 %);
- 56Fe (изотопная распространённость 91,754 %);
- 57Fe (изотопная распространённость 2,119 %);
- 58Fe (изотопная распространённость 0,282 %).
Из искусственных изотопов железа наиболее устойчивые 60Fe (период полураспада 2,62 миллиона лет[1]), 55Fe (2,737 года), 59Fe (44,495 суток) и 52Fe (8,275 часа); остальные изотопы имеют период полураспада менее 10 минут[2].
Содержание
Железо-55- См.также: Железо-55[англ.]
Период полураспада 2,7 года, схема распада электронный захват (вероятность 100 %), при последующем перестроении электронной оболочки излучает характеристическое рентгеновское излучение 5,9 кэВ[3]. Применяют в рентгеновских установках как автономный источник рентгеновского излучения. Получают облучением никеля-58 протонами в ускорителе:
- .
Железо-56
Стабильный изотоп 56Fe примечателен самой низкой атомной массой в пересчёте на нуклон. Это означает, что энергия связи нуклонов максимальна. Однако из-за небольшой разницы в массе протона и нейтрона самой высокой энергией связи нуклонов обладает никель-62[англ.].
Железо-57
Стабильный изотоп железо-57 применяется в мёссбауэровской спектроскопии[4].
В России получают методом центрифужного разделения изотопов с 1971 года[5].
Железо-59
Радиоактивный изотоп железо-59 испытывает -распад в стабильный кобальт-59, излучая бета-частицы с максимальными энергиями 0,46 и 0,27 МэВ и гамма-кванты с энергиями 1,1 и 1,3 МэВ[6]. Период полураспада 44,5 суток.
В медицине изотоп железо-59 применяется при ранней диагностике онкологических заболеваний молочной железы у женщин[7][8]. В организме здорового человека более половины железа входит в гемоглобин. Принцип действия препарата заключается в распространении биологически усвоенного железа с током крови и избирательном накоплении в клетках опухолевой ткани. Уровень накопления изотопа в органах выявляется с помощью гамма-камеры.
В России радиофармпрепарат на основе 59Fe производит Обнинский филиал Научно-исследовательского физико-химического института имени Л. Я. Карпова[9].
Таблица изотопов железа
Символ
нуклида
|
Z(p)
|
N(n)
|
Масса изотопа[10]
(а. е. м.)
|
Период
полураспада[2]
(T1/2)
|
Канал распада
|
Продукт распада
|
Спин и чётность
ядра[2]
|
Распространённость
изотопа в природе
|
Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
|
| Энергия возбуждения
|
| 45Fe
|
26
|
19
|
45,01458(24)#
|
1,89(49) мс
|
+ (30%)
|
45Mn
|
3/2+#
|
|
|
| 2p (70%)
|
43Cr
|
| 46Fe
|
26
|
20
|
46,00081(38)#
|
9(4) мс
[12(+4-3) мс]
|
+ (>99,9%)
|
46Mn
|
0+
|
|
|
| +, p (<.1%)
|
45Cr
|
| 47Fe
|
26
|
21
|
46,99289(28)#
|
21,8(7) мс
|
+ (>99,9%)
|
47Mn
|
7/2#
|
|
|
| +, p (<.1%)
|
46Cr
|
| 48Fe
|
26
|
22
|
47,98050(8)#
|
44(7) мс
|
+ (96,41%)
|
48Mn
|
0+
|
|
|
| +, p (3,59%)
|
47Cr
|
| 49Fe
|
26
|
23
|
48,97361(16)#
|
70(3) мс
|
+, p (52%)
|
48Cr
|
(7/2)
|
|
|
| + (48%)
|
49Mn
|
| 50Fe
|
26
|
24
|
49,96299(6)
|
155(11) мс
|
+ (>99,9%)
|
50Mn
|
0+
|
|
|
| +, p (<.1%)
|
49Cr
|
| 51Fe
|
26
|
25
|
50,956820(16)
|
305(5) мс
|
+
|
51Mn
|
5/2
|
|
|
| 52Fe
|
26
|
26
|
51,948114(7)
|
8,275(8) ч
|
+
|
52mMn
|
0+
|
|
|
| 52mFe
|
6,81(13) МэВ
|
45,9(6) с
|
+
|
52Mn
|
(12+)#
|
|
|
| 53Fe
|
26
|
27
|
52,9453079(19)
|
8,51(2) мин
|
+
|
53Mn
|
7/2
|
|
|
| 53mFe
|
3040,4(3) кэВ
|
2,526(24) мин
|
ИП
|
53Fe
|
19/2
|
|
|
| 54Fe
|
26
|
28
|
53,9396090(5)
|
стабилен[прим. 1]
|
0+
|
0,05845(35)
|
0,05837–0,05861
|
| 54mFe
|
6526,9(6) кэВ
|
364(7) нс
|
|
|
10+
|
|
|
| 55Fe
|
26
|
29
|
54,9382934(7)
|
2,737(11) лет
|
ЭЗ
|
55Mn
|
3/2
|
|
|
| 56Fe
|
26
|
30
|
55,9349363(5)
|
стабилен
|
0+
|
0,91754(36)
|
0,91742–0,91760
|
| 57Fe
|
26
|
31
|
56,9353928(5)
|
стабилен
|
1/2
|
0,02119(10)
|
0,02116–0,02121
|
| 58Fe
|
26
|
32
|
57,9332744(5)
|
стабилен
|
0+
|
0,00282(4)
|
0,00281–0,00282
|
| 59Fe
|
26
|
33
|
58,9348755(8)
|
44,495(9) сут
|
|
59Co
|
3/2
|
|
|
| 60Fe
|
26
|
34
|
59,934072(4)
|
2,6106 лет
|
|
60Co
|
0+
|
|
|
| 61Fe
|
26
|
35
|
60,936745(21)
|
5,98(6) мин
|
|
61Co
|
3/2,5/2
|
|
|
| 61mFe
|
861(3) кэВ
|
250(10) нс
|
|
|
9/2+#
|
|
|
| 62Fe
|
26
|
36
|
61,936767(16)
|
68(2) с
|
|
62Co
|
0+
|
|
|
| 63Fe
|
26
|
37
|
62,94037(18)
|
6,1(6) с
|
|
63Co
|
(5/2)
|
|
|
| 64Fe
|
26
|
38
|
63,9412(3)
|
2,0(2) с
|
|
64Co
|
0+
|
|
|
| 65Fe
|
26
|
39
|
64,94538(26)
|
1,3(3) с
|
|
65Co
|
1/2#
|
|
|
| 65mFe
|
364(3) кэВ
|
430(130) нс
|
|
|
(5/2)
|
|
|
| 66Fe
|
26
|
40
|
65,94678(32)
|
440(40) мс
|
(>99,9%)
|
66Co
|
0+
|
|
|
| , n (<.1%)
|
65Co
|
| 67Fe
|
26
|
41
|
66,95095(45)
|
394(9) мс
|
(>99,9%)
|
67Co
|
1/2#
|
|
|
| , n (<.1%)
|
66Co
|
| 67mFe
|
367(3) кэВ
|
64(17) мкс
|
|
|
(5/2)
|
|
|
| 68Fe
|
26
|
42
|
67,95370(75)
|
187(6) мс
|
(>99,9%)
|
68Co
|
0+
|
|
|
| , n
|
67Co
|
| 69Fe
|
26
|
43
|
68,95878(54)#
|
109(9) мс
|
(>99,9%)
|
69Co
|
1/2#
|
|
|
| , n (<.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+
|
|
|
| + — позитронный распад; - — электронный распад; p — протонный распад; n — нейтронный распад; ЭЗ — электронный захват; ИП — изомерный переход.
|
- Теоретически может претерпевать двойной электронный захват в 54Cr.
Пояснения к таблице- Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов. Для других источников значения могут сильно отличаться.
- Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.
- Символами, выделенными жирным шрифтом, обозначены стабильные продукты распада.
- Значения, помеченные решёткой (#), получены не из одних лишь экспериментальных данных, а (хотя бы частично) оценены из систематических трендов у соседних нуклидов (с такими же соотношениями
- Погрешность приводится в виде числа в скобках, выраженного в единицах последней значащей цифры, означает одно стандартное отклонение (за исключением распространённости и стандартной атомной массы изотопа по данным ИЮПАК, для которых используется более сложное определение погрешности). Примеры: 29770,6(5) означает 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) означает 21,48 ± 0,15; 2200,2(18) означает 2200,2 ± 1,8.
Примечания
- Rugel G. et al. New Measurement of the 60Fe Half-Life (англ.) // Physical Review Letters : journal. — 2009. — Vol. 103. — P. 72502. — doi:10.1103/PhysRevLett.103.072502.
- 1 2 3 Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — .
- Железо-55 (неопр.). Дата обращения: 24 мая 2019. Архивировано 24 мая 2019 года.
- R. Nave. Mossbauer Effect in Iron-57 (неопр.). HyperPhysics. Georgia State University. Дата обращения: 13 октября 2009. Архивировано 4 августа 2011 года.
- Iron-57 (57Fe) (неопр.). Дата обращения: 23 декабря 2017. Архивировано 24 декабря 2017 года.
- Iron-59 Handling Precautions (неопр.). Дата обращения: 30 декабря 2017. Архивировано 31 декабря 2017 года.
- Железа сульфат, 59Fe (Ferric sulfate, 59Fe) (неопр.). Дата обращения: 30 декабря 2017. Архивировано 31 декабря 2017 года.
- Железа сульфат, 59Fe (неопр.). Дата обращения: 30 декабря 2017. Архивировано 31 декабря 2017 года.
- Обнинский филиал НИФХИ им. Л. Я. Карпова отмечает 50 лет со дня пуска реактора (неопр.). Дата обращения: 15 октября 2017. Архивировано 15 октября 2017 года.
- Данные приведены по Wang M., Audi G., Kondev F. G., Huang W. J., Naimi S., Xu X. The Ame2016 atomic mass evaluation (I). Evaluation of input data; and adjustment procedures (англ.) // Chinese Physics C. — 2016. — Vol. 41, iss. 3. — P. 030002-1—030002-344. — doi:10.1088/1674-1137/41/3/030002.
|
|