# نظائر الحديد

للحديد (Fe) ثمانية وعشرون نظيراً معروفاً، تتراوح أعداد الكتلة لها بين 45 و 72، منها أربعة نظائر مستقرة وهي حديد-54 $^{54}$Fe و حديد-56 $^{56}$Fe و حديد-57 $^{57}$Fe و حديد-58 $^{58}$Fe. من بين هذه النظائر المستقرة يعد النظير حديد-56 أكثرها وفرة طبيعية إذ يشكل 91.754% من عنصر الحديد في الأرض، يليه النظير حديد-54 والذي يشكل 5.845%. للنظيرين حديد-57 و حديد-58 وفرة طبيعية قليلة نسبياً وهي 2.119% و 0.282%، على الترتيب. هنالك نظير شبه مستقر للحديد وهو النظير حديد-60 $^{60}$Fe والذي يبلغ عمر النصف له حوالي 2.6×10$^6$ سنة، لكنه نادر الوجود. هنالك أربع وعشرون نظيراً مشعاً للحديد مع وجود ستة متماكبات نووية.
إن لتحديد نسبة نظائر الحديد أهمية كبيرة في مجال علم الكواكب وعلوم الأرض، بالإضافة إلى مجالات أخرى في علوم الحياة والصناعة.

## حديد-54

يعد النظير حديد-54 من النظائر المستقرة للحديد على الرغم من أنه لوحظ له اضمحلال إشعاعي ولكن بعمر نصف طويل وهو 3.1x10$^{22}$ سنة، حيث يضمحل إلى الكروم-54.

## حديد-55

إن النظير حديد-55 هو أحد النظائر المشعة للحديد، تتألف نواته من 26 بروتون و 29 نيوترون. يضمحل هذا النظير عن طريق اصطياد إلكترون إلى منفنيز-55 بعمر نصف 2.737 سنة. ينتج عن هذا الاضمحلال طاقة على شكل أشعة سينية، من أجل ذلك يستخدم النظير حديد-55 في العديد من التطبيقات العلمية لإنتاج الأشعة السينية في دراسة البلورات بالأشعة السينية وكمصدر لإلكترونات أوجيه.
تمتاز الأشعة السينية من النمط كي-ألفا K$_{α{\displaystyle\alpha}}$ الصادرة بأنها أحادية اللون وبأنها تستمر لفترة طويلة لعدة سنوات. ونظراً لعدم الحاجة إلى وجود تيار كهربائي لإصدار هذه الأشعة، لذلك فإن خاصية الإصدار هذه تعد مثالية للتطبيق في أجهزة الأشعة السينية المحمولة، مثل أجهزة تألق الأشعة السينية.
إنه من المخطط استعمال النظير حديد-55 من قبل وكالة الفضاء الأوروبية كمصدر للأشعة السينية ولتألق الأشعة السينية في مهمة إكسو مارس عام 2018.
تستخدم إلكترونات أوجيه الصادرة عن عملية الاضمحلال في كاشف اصطياد الإلكترون وذلك في الاستشراب الغازي (كروماتوغرافيا غازية)، إذ أن الإلكترونات الصدارة من مصادر نيكل-63 تنتج من اضمحلال بيتا.

## حديد-56

يعد النظير حديد-56 أكثر نظائر الحديد من حيث الوفرة الطبيعية حيث يشكل 91.754% من عنصر الحديد على الأرض. تعد طاقة الارتباط للنويات في نواة حديد-56 عالية (8.8 ميغا إلكترون فولت لكل نوية) جاعلة من نواة النظير حديد-56 واحدة من أكثر النوى ارتباطاً.

## حديد-57

يستخدم النظير حديد-57 $^{57}$Fe بشكل واسع في مطيافية موسباور نتيجة لانخفاض التفاوت الطبيعي للطاقة أثناء الانتقال النووي.

## حديد-60

يعد النظير حديد-60 من النظائر المشعة النادرة للحديد، والذي يتميز بأن له عمر نصف حوالي 2.6 مليون سنة، حيث يضمحل إلى كوبالت-60 عبر اضمحلال بيتا.

## جدول النظائر

| الرمز | Z(ب) | N(ن) | كتلة النظير (u) | عمر النصف | نمط الاضمحلال | ناتج الاضمحلال | لف مغزلي | تركيب النظائر التمثيلي (كسر مولي) | مجال التفاوت الطبيعي (كسر مولي) |
| طاقة التنشيط ||||
| $^{45}$Fe | 26 | 19 | 45.01458 | 1.89 ثانية | β$^+$ 30% | $^{45}$Mn | 3/2+# | | |
| $^{45}$Fe | 26 | 19 | 45.01458 | 1.89 ثانية | 2p 70% | $^{43}$Cr | 3/2+# | | |
| $^{46}$Fe | 26 | 20 | 46.00081 | 9 ميلي ثانية [12 ميلي ثانية] | β$^+$ >99.9% | $^{46}$Mn | 0+ | | |
| $^{46}$Fe | 26 | 20 | 46.00081 | 9 ميلي ثانية [12 ميلي ثانية] | β$^+$, p <0.1% | $^{45}$Cr | 0+ | | |
| $^{47}$Fe | 26 | 21 | 46.99289 | 21.8 ميلي ثانية | β$^+$ >99.9% | $^{47}$Mn | 7/2-# | | |
| $^{47}$Fe | 26 | 21 | 46.99289 | 21.8 ميلي ثانية | β$^+$, p <0.1% | $^{46}$Cr | 7/2-# | | |
| $^{48}$Fe | 26 | 22 | 47.98050 | 44 ميلي ثانية | β$^+$ 96.41% | $^{48}$Mn | 0+ | | |
| $^{48}$Fe | 26 | 22 | 47.98050 | 44 ميلي ثانية | β$^+$, p 3.59% | $^{47}$Cr | 0+ | | |
| $^{49}$Fe | 26 | 23 | 48.97361 | 70 ميلي ثانية | β$^+$, p 52% | $^{48}$Cr | (7/2-) | | |
| $^{49}$Fe | 26 | 23 | 48.97361 | 70 ميلي ثانية | β$^+$ 48% | $^{49}$Mn | (7/2-) | | |
| $^{50}$Fe | 26 | 24 | 49.96299 | 155 ميلي ثانية | β$^+$ >99.9% | $^{50}$Mn | 0+ | | |
| $^{50}$Fe | 26 | 24 | 49.96299 | 155 ميلي ثانية | β$^+$, p <0.1% | $^{49}$Cr | 0+ | | |
| $^{51}$Fe | 26 | 25 | 50.956820 | 305 ميلي ثانية | β$^+$ | $^{51}$Mn | 5/2- | | |
| $^{52}$Fe | 26 | 26 | 51.948114 | 8.275 ساعة | β$^+$ | $^{52}$Mn | 0+ | | |
| $^{52m}$Fe | 6.81 ميغا إلكترون فولت | 6.81 ميغا إلكترون فولت | 6.81 ميغا إلكترون فولت | 45.9 ثانية | β$^+$ | $^{52}$Mn | (12+)# | | |
| $^{53}$Fe | 26 | 27 | 52.9453079 | 8.51 دقيقة | β$^+$ | $^{53}$Mn | 7/2- | | |
| $^{53m}$Fe | 3040.4 كيلو إلكترون فولت | 3040.4 كيلو إلكترون فولت | 3040.4 كيلو إلكترون فولت | 2.526 دقيقة | IT | $^{53}$Fe | 19/2- | | |
| $^{54}$Fe | 26 | 28 | 53.9396105 | مستقر | مستقر | مستقر | 0+ | 0.05845 | 0.05837- 0.05861 |
| $^{54m}$Fe | 6526.9 كيلو إلكترون فولت | 6526.9 كيلو إلكترون فولت | 6526.9 كيلو إلكترون فولت | 364 نانو ثانية | | | 10+ | | |
| $^{55}$Fe | 26 | 29 | 54.9382934 | 2.737 سنة | EC | $^{55}$Mn | 3/2- | | |
| $^{56}$Fe | 26 | 30 | 55.9349375 | مستقر | مستقر | مستقر | 0+ | 0.91754 | 0.91742- 0.91760 |
| $^{57}$Fe | 26 | 31 | 56.9353940 | مستقر | مستقر | مستقر | 1/2- | 0.02119 | 0.02116- 0.02121 |
| $^{58}$Fe | 26 | 32 | 57.9332756 | مستقر | مستقر | مستقر | 0+ | 0.00282 | 0.00281- 0.00282 |
| $^{59}$Fe | 26 | 33 | 58.9348755 | 44.495 يوم | β$^-$ | $^{59}$Co | 3/2- | | |
| $^{60}$Fe | 26 | 34 | 59.934072 | 2.6×10$^6$ سنة | β$^-$ | $^{60}$Co | 0+ | نادر | |
| $^{61}$Fe | 26 | 35 | 60.936745 | 5.98 دقيقة | β$^-$ | $^{61}$Co | 3/2-,5/2- | | |
| $^{61m}$Fe | 861 كيلو إلكترون فولت | 861 كيلو إلكترون فولت | 861 كيلو إلكترون فولت | 250 نانو ثانية | | | 9/2+# | | |
| $^{62}$Fe | 26 | 36 | 61.936767 | 68 ثانية | β$^-$ | $^{62}$Co | 0+ | | |
| $^{63}$Fe | 26 | 37 | 62.94037 | 6.1 ثانية | β$^-$ | $^{63}$Co | (5/2)- | | |
| $^{64}$Fe | 26 | 38 | 63.9412 | 2.0 ثانية | β$^-$ | $^{64}$Co | 0+ | | |
| $^{65}$Fe | 26 | 39 | 64.94538 | 1.3 ثانية | β$^-$ | $^{65}$Co | 1/2-# | | |
| $^{65m}$Fe | 364 كيلو إلكترون فولت | 364 كيلو إلكترون فولت | 364 كيلو إلكترون فولت | 430 نانو ثانية | | | (5/2-) | | |
| $^{66}$Fe | 26 | 40 | 65.94678 | 440 ميلي ثانية | β$^-$ >99.9% | $^{66}$Co | 0+ | | |
| $^{66}$Fe | 26 | 40 | 65.94678 | 440 ميلي ثانية | β$^-$, n <0.1% | $^{65}$Co | 0+ | | |
| $^{67}$Fe | 26 | 41 | 66.95095 | 394 ميلي ثانية | β$^-$ >99.9% | $^{67}$Co | 1/2-# | | |
| $^{67}$Fe | 26 | 41 | 66.95095 | 394 ميلي ثانية | β$^-$, n <0.1% | $^{66}$Co | 1/2-# | | |
| $^{67m}$Fe | 367 كيلو إلكترون فولت | 367 كيلو إلكترون فولت | 367 كيلو إلكترون فولت | 64 ميكرو ثانية | | | (5/2-) | | |
| $^{68}$Fe | 26 | 42 | 67.95370 | 187 ميلي ثانية | β$^-$ >99.9% | $^{68}$Co | 0+ | | |
| $^{68}$Fe | 26 | 42 | 67.95370 | 187 ميلي ثانية | β$^-$, n | $^{67}$Co | 0+ | | |
| $^{69}$Fe | 26 | 43 | 68.95878 | 109 ميلي ثانية | β$^-$ >99.9% | $^{69}$Co | 1/2-# | | |
| $^{69}$Fe | 26 | 43 | 68.95878 | 109 ميلي ثانية | β$^-$, n <0.1% | $^{68}$Co | 1/2-# | | |
| $^{70}$Fe | 26 | 44 | 69.96146 | 94 ميلي ثانية | | | 0+ | | |
| $^{71}$Fe | 26 | 45 | 70.96672 | 30# ميلي ثانية [>300 نانو ثانية] | | | 7/2+# | | |
| $^{72}$Fe | 26 | 46 | 71.96962 | 10# ميلي ثانية [>300 نانو ثانية] | | | 0+ | | |
* ↑ النظائر المستقرة بالخط الغليظ
* ↑ من المعتقد أنه يخضع لاضمحلال β$^+$β$^+$ إلى $^{54}$Cr بعمر نصف أكبر من 3.1×10$^{22}$ سنة
* ↑ يعد المنتج النهائي لعملية التخليق النووي

## المصادر

* كتل النظائر من:
** G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon (2003). "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties" (PDF). Nuclear Physics A. ج. 729: 3–128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2020-04-06.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)
* تركيب النظائر والكتل الذرية القياسية من:
** J. R. de Laeter, J. K. Böhlke, P. De Bièvre, H. Hidaka, H. S. Peiser, K. J. R. Rosman and P. D. P. Taylor (2003). "Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. ج. 75 ع. 6: 683–800. DOI:10.1351/pac200375060683. مؤرشف من الأصل في 2019-01-04.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)
** M. E. Wieser (2006). "Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. ج. 78 ع. 11: 2051–2066. DOI:10.1351/pac200678112051. مؤرشف من الأصل في 2019-01-04. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف |laysummary= تم تجاهله (مساعدة)
* بيانات أعمار النصف واللف المغزلي والمتماكبات منتقاة من:
** G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon (2003). "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties" (PDF). Nuclear Physics A. ج. 729: 3–128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2020-04-06.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)
** National Nuclear Data Center. "NuDat 2.1 database". Brookhaven National Laboratory. مؤرشف من الأصل في 2019-10-14. اطلع عليه بتاريخ September 2005. {{استشهاد ويب}}: تحقق من التاريخ في: |تاريخ الوصول= (مساعدة)
** N. E. Holden (2004). "Table of the Isotopes". في D. R. Lide (المحرر). CRC Handbook of Chemistry and Physics (ط. 85th). CRC Press. Section 11. ISBN:978-0-8493-0485-9.