철 동위 원소

Isotopes of iron
철의 주요 동위원소 (26Fe)
이소토페 붕괴
아반댄스 반감기 (t1/2) 모드 프로덕트
54Fe 5.85% 안정적인.
55Fe 동기 2.73년 ε 55Mn
56Fe 91.75% 안정적인.
57Fe 2.12% 안정적인.
58Fe 0.28% 안정적인.
59Fe 동기 44.6 d β− 59회사
60Fe 추적하다 2.6×106 y β− 60회사
표준 원자량 Ar°(Fe)
  • 55.845±0.002
  • 55.845±0.002(요약)[1][2]

자연적으로20 발생하는 철(26Fe)은 Fe의 5.845%, Fe의 91.754%,[3] Fe의 2.119%, Fe의 0.286%의 4가지 안정 동위원소로 구성된다.방사성 동위원소에는 24개가 있으며, 그 중 가장 안정적인 것은 Fe(반감기 260만 년)와 Fe(반감기 2.7 년)이다.

Fe의 동위원소 성분 측정에 대한 과거 연구의 대부분은 핵합성(즉, 운석 연구)과 광석 형성에 수반되는 과정으로 인한 Fe 변화를 결정하는 데 초점이 맞춰져 왔다.그러나 지난 10년 동안 질량 분석 기술의 발전으로 안정적인 철 동위원소 비율에서 자연적으로 발생하는 미세한 변화를 검출하고 정량화할 수 있었다.생물 및 산업 시스템에 대한 응용 프로그램이 [4]등장하기 시작했지만, 이 작업의 대부분은 지구와 행성 과학 공동체에 의해 주도되었습니다.

동위원소 목록

핵종
[n1] 		Z N 동위원소 질량 (다)
[n2][n3] 		반감기
[n4] 		붕괴
모드
[n5] 		딸.
동위원소
[n6] 		회전 및
패리티
[n7][n4] 		자연 풍족도 (분율)
들뜸 에너지 정상비례 변동 범위
45Fe 26 19 45.01458(24)# 1.89(49) 밀리초 β(30+%) 45Mn 3/2+#
2p(70%) 43Cr
46Fe 26 20 46.00081(38)# 9(4) 밀리초
[12/4-3) 밀리초]		 β+(99.9%) 46Mn 0+
β+, p (<.1%) 45Cr
47Fe 26 21 46.99289(28)# 21.8(7) 밀리초 β+(99.9%) 47Mn 7/2−#
β+, p (<.1%) 46Cr
48Fe 26 22 47.98050(8)# 44(7) 밀리초 β(96+.41%) 48Mn 0+
β+, p(3.59%) 47Cr
49Fe 26 23 48.97361(16)# 70(3) 밀리초 β+, p(52%) 48Cr (7/2−)
β+(48%) 49Mn
50Fe 26 24 49.96299(6) 155(11) 밀리초 β+(99.9%) 50Mn 0+
β+, p (<.1%) 49Cr
51Fe 26 25 50.956820(16) 305(5) 밀리초 β+ 51Mn 5/2−
52Fe 26 26 51.948114(7) 8.275(8)시간 β+ 52mMn 0+
52mFe 6.81(13) MeV 45.9(6)초 β+ 52Mn (12+)#
53Fe 26 27 52.9453079(19) 8.51 (2)분 β+ 53Mn 7/2−
53mFe 3040.4(3)keV 2.526(24)분 IT부문 53Fe 19/2−
54Fe 26 28 53.9396090(5) 관찰적으로 안정적[n8] 0+ 0.05845(35) 0.05837–0.05861
54mFe 6526.9(6)keV 364(7) ns 10+
55Fe 26 29 54.9382934(7) 2.140(11) y EC 55Mn 3/2−
56Fe[n9] 26 30 55.9349363(5) 안정적인. 0+ 0.91754(36) 0.91742–0.91760
57Fe 26 31 56.9353928(5) 안정적인. 1/2− 0.02119(10) 0.02116–0.02121
58Fe 26 32 57.9332744(5) 안정적인. 0+ 0.00282(4) 0.00281–0.00282
59Fe 26 33 58.9348755(8) 44.495(9) d β− 59회사 3/2−
60Fe 26 34 59.934072(4) 2.6×106 y β− 60회사 0+ 추적하다
61Fe 26 35 60.936745(21) 5.98(6)분 β− 61회사 3/2−,5/2−
61mFe 861(3)keV 250(10) ns 9/2+#
62Fe 26 36 61.936767(16) 68(2)초 β− 62회사 0+
63Fe 26 37 62.94037(18) 6.1(6)초 β− 63회사 (5/2)−
64Fe 26 38 63.9412(3) 2.0 (2)초 β− 64회사 0+
65Fe 26 39 64.94538(26) 1.3(3)초 β− 65회사 1/2−#
65mFe 364(3)keV 430(130) ns (5/2−)
66Fe 26 40 65.94678(32) 440(40) 밀리초 β−(99.9%) 66회사 0+
β−, n (<.1%) 65회사
67Fe 26 41 66.95095(45) 394(9) 밀리초 β−(99.9%) 67회사 1/2−#
β−, n (<.1%) 66회사
67mFe 367(3)keV 64(17) µs (5/2−)
68Fe 26 42 67.95370(75) 187(6) 밀리초 β−(99.9%) 68회사 0+
β−, n 67회사
69Fe 26 43 68.95878(54)# 109(9) 밀리초 β−(99.9%) 69회사 1/2−#
β−, n (<.1%) 68회사
70Fe 26 44 69.96146(64)# 94(17) 밀리초 0+
71Fe 26 45 70.96672(86)# 30#밀리초
[300ns 이상]		 7/2+#
72Fe 26 46 71.96962(86)# 10#밀리초
[300ns 이상]		 0+
다음 표의 머리글과 바닥글:
  1. ^ mFe – 들뜬 핵 이성질체.
  2. ^ ( ) - 불확실성(1')은 대응하는 마지막 자리 뒤에 괄호로 간결하게 표시됩니다.
  3. ^ # – 원자질량 표시 #: 순수 실험 데이터가 아니라 적어도 부분적으로 질량 표면(TMS)의 동향에서 도출된 값과 불확실성.
  4. ^ a b # – #로 표시된 값은 순수하게 실험 데이터에서 도출된 것이 아니라 적어도 부분적으로 인접핵종(TNN)의 추세에서 도출된 것이다.
  5. ^ 붕괴 모드:
    EC: 전자 포획
    IT: 이성질 전이
    n: 중성자 방출
    p: 양성자 방출
  6. ^ 딸이라는 굵은 기호– 딸 제품은 안정적입니다.
  7. ^ ( ) spin value : 약한 할당 인수를 사용한 스핀을 나타냅니다.
  8. ^ 4.4×1020[3] a 이상의 반감기로 Cr로 ββ만큼++ 붕괴되는 것으로 생각됩니다.
  9. ^ 모든 핵종 중 핵자당 가장 낮은 질량, 별의 핵합성의 최종 생성물
  • 안정적인 핵종(54Fe, Fe, Fe, Fe, Fe)의 원자 질량은 AME2012 원자 질량 평가에 의해 주어진다.1개의 표준 편차 오류는 대응하는 마지막 [5]자리 뒤에 괄호 안에 표시됩니다.

아이언-54

54Fe는 관측적으로 안정적이지만 이론적으로는 Cr로 붕괴될 수 있으며, 이중 전자 포획(δδ)[3]을 통해 4.420×10년 이상의 반감기를 가진다.

아이언-56

주요 기사:아이언-56

동위원소 Fe는 핵자당 질량이 가장 낮은 동위원소인 930.412 MeV2/c이지만 핵자당 핵결합 에너지가 가장 높은 동위원소인 니켈-62는 [6]아니다.하지만, 핵합성이 어떻게 작용하는지에 대한 세부 사항 때문에, Fe는 매우 무거운 별들 안에 있는 핵융합 사슬의 더 흔한 끝점이기 때문에, Ni, Fe, 그리고 Ni를 포함한 다른 금속들에 비해 우주에서 더 흔하며, 그것들은 모두 매우 높은 결합 에너지를 가지고 있습니다.

아이언-57

동위원소 Fe는 14.4 keV 핵 [7]천이의 에너지 자연 변화가 낮기 때문에 뫼스바우어 분광학 및 관련 핵 공명 진동 분광학에서 널리 사용된다.이 변화는 1960년 파운드-렙카 [8]실험에서 중력 적색편이를 최초로 확정적으로 측정하기 위해 사용된 것으로 유명하다.

아이언-58

.

아이언-60

철-60은 260만 [9][10]년의 반감기를 가진 철 동위원소이지만 2009년까지 150만 년의 반감기를 가진 것으로 여겨졌다.코발트-60까지 베타 붕괴를 거쳐 약 5년의 반감기로 붕괴되어 안정적인 니켈-60으로 변합니다.달 표본에서 철-60의 흔적이 발견되었다.

운석 Semarkona와 Chervony Kut의 위상에서 Fe의 손녀 동위원소인 Ni의 농도와 안정적인 철 동위원소의 농도의 상관관계를 발견할 수 있어 태양계 형성 당시 Fe의 존재에 대한 증거가 되었다.Fe의 붕괴로 방출된 에너지는 방사성핵종 Al의 붕괴로 방출된 에너지와 함께 46억 년 전의 소행성 형성 후 소행성의 재용해와 분화에 기여했을 가능성이 있다.외계 물질에 존재하는 Ni의 풍부함은 또한 태양계의 기원과 초기 역사에 대한 더 많은 통찰력을 제공할 수 있다.

해저 퇴적물의 화석화된 박테리아에서 발견된 철-60은 약 2백만 년 [11][12]전에 태양계 근처에 초신성이 있었다는 것을 암시한다.철-60은 8백만 년 전의 [13]퇴적물에서도 발견된다.

2019년에 연구원들은 남극에서 국지성간 구름과 관련된 [14]성간 Fe를 발견했다.

레퍼런스

  1. ^ "Standard Atomic Weights: Iron". CIAAW. 1993.
  2. ^ Meija, Juris; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
  3. ^ a b c Bikit, I.; Krmar, M.; Slivka, J.; Vesković, M.; Čonkić, Lj.; Aničin, I. (1998). "New results on the double β decay of iron". Physical Review C. 58 (4): 2566–2567. Bibcode:1998PhRvC..58.2566B. doi:10.1103/PhysRevC.58.2566.
  4. ^ N. Dauphas; O. Rouxel (2006). "Mass spectrometry and natural variations of iron isotopes". Mass Spectrometry Reviews. 25 (4): 515–550. Bibcode:2006MSRv...25..515D. doi:10.1002/mas.20078. PMID 16463281.
  5. ^ Wang, M.; Audi, G.; Wapstra, A.H.; Kondev, F.G.; MacCormick, M.; Xu, X.; Pfeiffer, B. (2012). "The Ame2012 atomic mass evaluation". Chinese Physics C. 36 (12): 1603–2014. Bibcode:2012ChPhC..36....3M. doi:10.1088/1674-1137/36/12/003.
  6. ^ Fewell, M. P. (1995). "The atomic nuclide with the highest mean binding energy". American Journal of Physics. 63 (7): 653. Bibcode:1995AmJPh..63..653F. doi:10.1119/1.17828.
  7. ^ R. Nave. "Mossbauer Effect in Iron-57". HyperPhysics. Georgia State University. Retrieved 2009-10-13.
  8. ^ Pound, R. V.; Rebka Jr. G. A. (April 1, 1960). "Apparent weight of photons". Physical Review Letters. 4 (7): 337–341. Bibcode:1960PhRvL...4..337P. doi:10.1103/PhysRevLett.4.337.
  9. ^ Rugel, G.; Faestermann, T.; Knie, K.; Korschinek, G.; Poutivtsev, M.; Schumann, D.; Kivel, N.; Günther-Leopold, I.; Weinreich, R.; Wohlmuther, M. (2009). "New Measurement of the 60Fe Half-Life". Physical Review Letters. 103 (7): 72502. Bibcode:2009PhRvL.103g2502R. doi:10.1103/PhysRevLett.103.072502. PMID 19792637.
  10. ^ "Eisen mit langem Atem". scienceticker. 27 August 2009.
  11. ^ Belinda Smith (Aug 9, 2016). "Ancient bacteria store signs of supernova smattering". Cosmos.
  12. ^ Peter Ludwig; et al. (Aug 16, 2016). "Time-resolved 2-million-year-old supernova activity discovered in Earth's microfossil record". PNAS. 113 (33): 9232–9237. arXiv:1710.09573. Bibcode:2016PNAS..113.9232L. doi:10.1073/pnas.1601040113. PMC 4995991. PMID 27503888.
  13. ^ Colin Barras (Oct 14, 2017). "Fires may have given our evolution a kick-start". New Scientist. 236 (3147): 7. Bibcode:2017NewSc.236....7B. doi:10.1016/S0262-4079(17)31997-8.
  14. ^ Koll, Dominik; et., al. (2019). "Interstellar 60Fe in Antarctica". Physical Review Letters. 123 (7): 072701. Bibcode:2019PhRvL.123g2701K. doi:10.1103/PhysRevLett.123.072701. PMID 31491090.

동위원소 질량:

동위원소 구성 및 표준 원자질량:

다음 중에서 선택한 반감기, 스핀 및 이성질체 데이터:

추가 정보