Isótopos de ferro - Isotopes of iron

Principais isótopos de ferro   ( ₂₆ Fe)

Isótopo Decair abundância meia-vida ( t 1/2 ) modo produtos 54 Fe 5,85% estábulo 55 Fe syn 2,73 anos ε 55 Mn 56 Fe 91,75% estábulo 57 Fe 2,12% estábulo 58 Fe 0,28% estábulo 59 Fe syn 44,6 d β - 59 Co 60 Fe vestígio 2,6 × 10 6  y β - 60 Co
Peso atômico padrão A r, padrão (Fe)	55,845 (2)
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O ferro de ocorrência natural ( ₂₆ Fe) consiste em quatro isótopos estáveis : 5,845% de ⁵⁴ Fe (possivelmente radioativo com meia-vida superior4,4 × 10 ²⁰ anos), 91,754% de ⁵⁶ Fe, 2,119% de ⁵⁷ Fe e 0,286% de ⁵⁸ Fe. Existem 24 isótopos radioativos conhecidos cujas meias-vidas estão listadas abaixo, sendo as mais estáveis ⁶⁰ Fe (meia-vida de 2,6 milhões de anos) e ⁵⁵ Fe (meia-vida de 2,7 anos).

Muito do trabalho anterior sobre a medição da composição isotópica do Fe se concentrou na determinação das variações do ⁶⁰ Fe devido aos processos que acompanham a nucleossíntese (ou seja, estudos de meteoritos ) e a formação do minério. Na última década, no entanto, os avanços na tecnologia de espectrometria de massa permitiram a detecção e quantificação de variações mínimas, que ocorrem naturalmente, nas proporções dos isótopos estáveis de ferro. Muito deste trabalho foi conduzido pelas comunidades da Terra e da ciência planetária , embora aplicações para sistemas biológicos e industriais estejam começando a surgir.

Lista de isótopos

Nuclídeo	Z	N	Massa isotópica ( Da )	Meia-vida	Modo de decaimento	Isótopo filha	Giro e paridade	Abundância natural (fração molar)
	Energia de excitação							Proporção normal	Faixa de variação
45 Fe	26	19	45,01458 (24) #	1,89 (49) ms	β + (30%)	45 Mn	3/2 + #
					2 p (70%)	43 Cr
46 Fe	26	20	46.00081 (38) #	9 (4) ms [12 (+ 4-3) ms]	β + (> 99,9%)	46 Mn	0+
					β + , p (<0,1%)	45 Cr
47 Fe	26	21	46.99289 (28) #	21,8 (7) ms	β + (> 99,9%)	47 Mn	7 / 2− #
					β + , p (<0,1%)	46 Cr
48 Fe	26	22	47,98050 (8) #	44 (7) ms	β + (96,41%)	48 Mn	0+
					β + , p (3,59%)	47 Cr
49 Fe	26	23	48,97361 (16) #	70 (3) ms	β + , p (52%)	48 Cr	(7/2 -)
					β + (48%)	49 Mn
50 Fe	26	24	49,96299 (6)	155 (11) ms	β + (> 99,9%)	50 Mn	0+
					β + , p (<0,1%)	49 Cr
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+
52m Fe	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−
53m Fe	3040,4 (3) keV			2,526 (24) min	ISTO	53 Fe	19 / 2−
54 Fe	26	28	53.9396090 (5)	Estável observacionalmente			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) y	CE	55 Mn	3/2−
56 Fe	26	30	55,9349363 (5)	Estábulo			0+	0,91754 (36)	0,91742–0,91760
57 Fe	26	31	56,9353928 (5)	Estábulo			1/2−	0,02119 (10)	0,02116–0,02121
58 Fe	26	32	57,9332744 (5)	Estábulo			0+	0,00282 (4)	0,00281–0,00282
59 Fe	26	33	58,9348755 (8)	44,495 (9) d	β -	59 Co	3/2−
60 Fe	26	34	59,934072 (4)	2,6 × 10 6  y	β -	60 Co	0+	vestígio
61 Fe	26	35	60,936745 (21)	5,98 (6) min	β -	61 Co	3/2−, 5 / 2−
61m Fe	861 (3) keV			250 (10) ns			9/2 + #
62 Fe	26	36	61,936767 (16)	68 (2) s	β -	62 Co	0+
63 Fe	26	37	62,94037 (18)	6,1 (6) s	β -	63 Co	(5/2) -
64 Fe	26	38	63,9412 (3)	2,0 (2) s	β -	64 Co	0+
65 Fe	26	39	64,94538 (26)	1,3 (3) s	β -	65 Co	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%)	66 Co	0+
					β - , n (<0,1%)	65 Co
67 Fe	26	41	66,95095 (45)	394 (9) ms	β - (> 99,9%)	67 Co	1/2− #
					β - , n (<0,1%)	66 Co
67m Fe	367 (3) keV			64 (17)  µs			(5/2 -)
68 Fe	26	42	67,95370 (75)	187 (6) ms	β - (> 99,9%)	68 Co	0+
					β - , n	67 Co
69 Fe	26	43	68,95878 (54) #	109 (9) ms	β - (> 99,9%)	69 Co	1/2− #
					β - , n (<0,1%)	68 Co
70 Fe	26	44	69,96146 (64) #	94 (17) ms			0+
71 Fe	26	45	70,96672 (86) #	30 # ms [> 300 ns]			7/2 + #
72 Fe	26	46	71,96962 (86) #	10 # ms [> 300 ns]			0+
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• As massas atômicas dos nuclídeos estáveis ​​( ⁵⁴ Fe, ⁵⁶ Fe, ⁵⁷ Fe e ⁵⁸ Fe) são fornecidas pela avaliação de massa atômica AME2012. Os erros de um desvio padrão são dados entre parênteses após os últimos dígitos correspondentes.

Iron-54

⁵⁴ Fe é observacionalmente estável, mas teoricamente pode decair para ⁵⁴ Cr, com meia-vida de mais de4,4 × 10 ²⁰ anos via captura dupla de elétrons ( εε ).

Iron-56

O isótopo ⁵⁶ Fe é o isótopo com a menor massa por nucleon, 930,412 MeV / c ² , embora não seja o isótopo com a maior energia de ligação nuclear por nucleon, que é o níquel-62 . No entanto, devido aos detalhes de como a nucleossíntese funciona, ⁵⁶ Fe é um ponto final mais comum de cadeias de fusão dentro de estrelas extremamente massivas e, portanto, mais comum no universo, em relação a outros metais , incluindo ⁶² Ni, ⁵⁸ Fe e ⁶⁰ Ni, todos dos quais têm uma energia de ligação muito alta.

Iron-57

O isótopo ⁵⁷ Fe é amplamente utilizado na espectroscopia Mössbauer e na espectroscopia vibracional de ressonância nuclear relacionada devido à baixa variação natural na energia da transição nuclear de 14,4 keV. A transição foi usada para fazer a primeira medição definitiva do desvio para o vermelho gravitacional , no experimento Pound-Rebka de 1960 .

Iron-58

Iron-60

O Ferro-60 é um isótopo de ferro com meia-vida de 2,6 milhões de anos, mas até 2009 pensava-se que tinha meia-vida de 1,5 milhão de anos. Ele sofre decadência beta para cobalto-60 , que então decai com uma meia-vida de cerca de 5 anos para níquel-60 estável. Traços de ferro-60 foram encontrados em amostras lunares.

Nas fases dos meteoritos Semarkona e Chervony Kut , foi encontrada uma correlação entre a concentração de ⁶⁰ Ni , o isótopo da neta de ⁶⁰ Fe, e a abundância dos isótopos estáveis ​​de ferro, o que evidencia a existência do ⁶⁰ Fe na época. de formação do sistema solar. Possivelmente, a energia liberada pela decadência do ⁶⁰ Fe contribuiu, juntamente com a energia liberada pela decadência do radionuclídeo ²⁶ Al , para a refusão e diferenciação dos asteróides após sua formação há 4,6 bilhões de anos. A abundância de ⁶⁰ Ni presente no material extraterrestre também pode fornecer mais informações sobre a origem do sistema solar e sua história inicial.

Ferro-60 encontrado em bactérias fossilizadas em sedimentos do fundo do mar sugere que havia uma supernova nas proximidades do sistema solar há aproximadamente 2 milhões de anos. Ferro-60 também é encontrado em sedimentos de 8 milhões de anos atrás.

Em 2019, os pesquisadores encontraram ⁶⁰ Fe interestelar na Antártica , que eles se relacionam com a nuvem interestelar local .

Referências

Massas de isótopos de:

• Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "The N UBASE Evaluation of nuclear and decay properties" , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001

Composições isotópicas e massas atômicas padrão de:

• de Laeter, John Robert ; Böhlke, John Karl; De Bièvre, Paul; Hidaka, Hiroshi; Peiser, H. Steffen; Rosman, Kevin JR; Taylor, Philip DP (2003). "Pesos atômicos dos elementos. Revisão 2000 (Relatório Técnico IUPAC)" . Química pura e aplicada . 75 (6): 683–800. doi : 10.1351 / pac200375060683 .
• Wieser, Michael E. (2006). "Pesos atômicos dos elementos 2005 (Relatório Técnico IUPAC)" . Química pura e aplicada . 78 (11): 2051–2066. doi : 10.1351 / pac200678112051 . Resumo da postura .

Dados de meia-vida, spin e isômero selecionados a partir de:

• Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "The N UBASE Evaluation of nuclear and decay properties" , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001
• Centro Nacional de Dados Nucleares . "Banco de dados NuDat 2.x" . Laboratório Nacional de Brookhaven .
• Holden, Norman E. (2004). "11. Tabela dos Isótopos". Em Lide, David R. (ed.). CRC Handbook of Chemistry and Physics (85ª ed.). Boca Raton, Flórida : CRC Press . ISBN 978-0-8493-0485-9.

Leitura adicional

• JM Nielsen (1960). The Radiochemistry of Iron (PDF) . Academia Nacional de Ciências / Conselho Nacional de Pesquisa .