Izotopi de fier
Izotopii fierului sunt varietăți ale elementului chimic fier , având un număr diferit de neutroni în nucleu . Izotopii de fier sunt cunoscuți cu numere de masă de la 45 la 72 (numărul de protoni din nucleul de fier este întotdeauna 26, neutroni de la 19 la 46) și 6 izomeri nucleari .
Fierul natural este un amestec de patru izotopi stabili :
- 54 Fe ( abundență izotopică 5,845%);
- 56 Fe (abundența izotopilor 91,754%);
- 57 Fe (abundența izotopilor 2,119%);
- 58 Fe (abundența izotopilor 0,282%).
Dintre izotopii artificiali ai fierului, cei mai stabili sunt 60 Fe ( timp de înjumătățire 2,62 milioane de ani [1] ), 55 Fe ( 2,737 ani ), 59 Fe ( 44,495 zile ) și 52 Fe ( 8,275 ore ); izotopii rămași au un timp de înjumătățire mai mic de 10 minute [2] .
Iron-55
Vezi și: Iron-55Timpul de înjumătățire este de 2,7 ani, schema de dezintegrare a captării de electroni (probabilitate 100% ), cu rearanjarea ulterioară a învelișului de electroni, emite o radiație de raze X caracteristică de 5,9 keV [3] . Ele sunt utilizate în instalațiile cu raze X ca sursă independentă de radiații cu raze X. Obținut prin iradierea nichel-58 cu protoni într-un accelerator:
.![{\displaystyle {\ce {^{58}Ni ->[+p,\ -\alpha] ^{55}Co -> ^{55}Fe))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ecbb91c93a08aa2a41415387031ddc5dcb1c4c10)
Iron-56
Izotopul stabil 56 Fe este remarcabil pentru că are cea mai mică masă atomică pe nucleon . Aceasta înseamnă că energia de legare a nucleonilor este maximă. Cu toate acestea, din cauza diferenței mici în masa protonului și neutronului , nichelul-62 are cea mai mare energie de legare a nucleonilor .
Iron-57
Izotopul stabil de fier-57 este utilizat în spectroscopia Mössbauer [4] .
În Rusia , a fost produs prin separare centrifugă a izotopilor din 1971 [5] .
Iron-59
Izotopul radioactiv fier-59 suferă dezintegrare β în cobalt-59 stabil , emițând particule beta cu energii maxime de 0,46 și 0,27 MeV și raze gamma cu energii de 1,1 și 1,3 MeV [6] . Timpul de înjumătățire este de 44,5 zile.
În medicină, izotopul de fier-59 este utilizat în diagnosticul precoce al cancerului de sân la femei [7] [8] . La o persoană sănătoasă, mai mult de jumătate din fier este inclus în hemoglobină . Principiul de acțiune al medicamentului este distribuirea fierului asimilat biologic cu fluxul sanguin și acumularea selectivă în celulele țesutului tumoral. Nivelul de acumulare a izotopului în organe este detectat cu ajutorul unei camere gamma .
În Rusia, un produs radiofarmaceutic bazat pe 59 Fe este produs de filiala Obninsk a Institutului de Cercetare pentru Fizică și Chimie, numită după L. Ya. Karpov [9] .
Tabelul izotopilor de fier
| Simbolul nuclidului |
Z ( p ) | N( n ) | Masa izotopică [10] ( a.u.m. ) |
Timp de înjumătățire [2] (T 1/2 ) |
Canal de dezintegrare | Produs de degradare | Spinul și paritatea nucleului [2] |
Prevalența izotopului în natură |
Gama de modificări ale abundenței izotopice în natură |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Energia de excitare | |||||||||
| 45 Fe | 26 | 19 | 45,01458(24)# | 1,89(49) ms | β + (30%) | 45 Mn | 3/2+# | ||
| 2p ( 70 %) | 43Cr _ | ||||||||
| 46 Fe | 26 | douăzeci | 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) art | 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 | IP | 53 Fe | 19/2− | ||||
| 54 Fe | 26 | 28 | 53,9396090(5) | stabil [aprox. unu] | 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) ani | EZ | 55 Mn | 3/2− | ||
| 56 Fe | 26 | treizeci | 55,9349363(5) | grajd | 0+ | 0,91754(36) | 0,91742–0,91760 | ||
| 57Fe _ | 26 | 31 | 56,9353928(5) | grajd | 1/2− | 0,02119(10) | 0,02116–0,02121 | ||
| 58 Fe | 26 | 32 | 57,9332744(5) | grajd | 0+ | 0,00282(4) | 0,00281–0,00282 | ||
| 59 Fe | 26 | 33 | 58,9348755(8) | 44.495(9) zile | β − | 59Co _ | 3/2− | ||
| 60 Fe | 26 | 34 | 59,934072(4) | 2,6⋅10 6 ani | β − | 60Co _ | 0+ | ||
| 61 Fe | 26 | 35 | 60,936745(21) | 5,98(6) min | β − | 61Co _ | 3/2−,5/2− | ||
| 61 m Fe | 861(3) keV | 250(10) ns | 9/2+# | ||||||
| 62 Fe | 26 | 36 | 61,936767(16) | 68(2) s | β − | 62Co _ | 0+ | ||
| 63 Fe | 26 | 37 | 62,94037(18) | 6.1(6) s | β − | 63Co _ | (5/2) | ||
| 64 Fe | 26 | 38 | 63,9412(3) | 2.0(2) s | β − | 64Co _ | 0+ | ||
| 65Fe _ | 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+# | ||||
| 72 Fe | 26 | 46 | 71,96962(86)# | 10# ms [>300 ns] |
0+ | ||||
| β + - dezintegrarea pozitronilor ; β -- dezintegrare electronică ; p este dezintegrarea protonilor ; n este dezintegrarea neutronilor ; EZ- captură electronică ; Tranziție IP- izomeră . | |||||||||
- ↑ Teoretic, poate suferi captarea dublelor electroni în 54 Cr.
Explicații la tabel
- Abundența de izotopi este dată pentru majoritatea probelor naturale. Pentru alte surse, valorile pot varia foarte mult.
- Indicii 'm', 'n', 'p' (lângă simbol) denotă stările izomerice excitate ale nuclidului.
- Simbolurile îngroșate indică produse de degradare stabile.
- Valorile marcate cu un hash (#) nu sunt derivate numai din datele experimentale, ci sunt (cel puțin parțial) estimate din tendințele sistematice ale nuclizilor vecini (cu aceleași rapoarte Z și N ). Rotirea incertitudinii și/sau valorile de paritate sunt incluse în paranteze.
- Incertitudinea este dată ca un număr între paranteze, exprimat în unități ale ultimei cifre semnificative, înseamnă o abatere standard (cu excepția abundenței și a masei atomice standard a unui izotop conform datelor IUPAC , pentru care este o definiție mai complexă a incertitudinii). folosit). Exemple: 29770,6(5) înseamnă 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) înseamnă 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) înseamnă −2200,2 ± 1,8.
Note
- ↑ Rugel G. și colab. Noua măsurare a 60 Fe Half-Life // Scrisori de revizuire fizică : jurnal . - 2009. - Vol. 103 . — P. 72502 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.103.072502 .
- ↑ 1 2 3 Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH Evaluarea NUBASE a proprietăților nucleare și de dezintegrare // Nuclear Physics A . - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - Cod biblic .
- ↑ Fier-55
- ↑ R. Nave. Efectul Mossbauer în Fier-57 . Hiperfizică . Universitatea de Stat din Georgia. Preluat: 13 octombrie 2009.
- ↑ Fier-57 ( 57 Fe)
- ↑ Precauții de manipulare a fierului-59
- ↑ Sulfat feric , 59 Fe
- ↑ Sulfat feros, 59 Fe
- ↑ Filiala Obninsk a NIFHI-le. L. Ya. Karpova sărbătorește 50 de ani de la lansarea reactorului
- ↑ Date de la Wang M. , Audi G. , Kondev FG , Huang WJ , Naimi S. , Xu X. The Ame2016 atomic mass evaluation (I). evaluarea datelor de intrare; și proceduri de ajustare (engleză) // Chinese Physics C. - 2016. - Vol. 41 , iss. 3 . - P. 030002-1-030002-344 . - doi : 10.1088/1674-1137/41/3/030002 .
| izotopi | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||