{{위키데이터 속성 추적}}
'''철 동위 원소'''(鐵同位元素, {{llang|en|isotopes of iron}})는 자연에서 4종으로 되어 있으며, 존재 비율로는 [[반감기]]가 3.1×10<sup>1500</sup>년 이상인 <sup>54</sup>Fe가 5.845%, [[안정 동위 원소]]인 <sup>56</sup>Fe가 91.754%, <sup>57</sup>Fe이 2.119%, <sup>58</sup>Fe는 0.282%이다. <sup>60</sup>Fe는 반감기가 262만년인 방사성 원소이다.

철 동위 원소 연구의 대부분은 [[핵합성]]([[운석]] 연구)과 [[광석]] 형성에 의한 <sup>60</sup>Fe 연구가 대부분이지만, 최근 10년간의 연구 진보에 따라 다른 동위 원소의 세부적인 분석이 가능해졌다. 이 연구는 대부분 지구 과학에서 이루어지지만, 생물학 및 산업 연구에도 쓰이고 있다. 그리고, <sup>56</sup>Fe는 과학자들의 주목을 받고 있다. 이 동위 원소는 안정되고 핵분열과 핵융합 반응도 일으키지 않지만, 정확히 말하면 <sup>62</sup>Ni와 <sup>58</sup>Fe, <sup>56</sup>Fe 순으로 핵종이 안정하다. 하지만 니켈-62나 철-58은 니켈과 철의 동위원소들 중에서 차지하는 비율이 매우 적은데, 4배수로 무거운 원소를 생성하는 [[알파 과정]]의 특성 때문에 항성 핵합성 반응으로는 생성되기 어렵기 때문이다. 반면 철-56은 그 모체인 니켈-56이 규소 연소 반응을 통해 대량으로 생성되기 때문에 방사성 붕괴를 2번 거쳐 생성된 철-56은 우주 규모에서도 흔한 원소다.

== 철-54 ==
철-54(<sup>54</sup>Fe)는 반감기가 존재할 것으로 예측되지만 실제로 붕괴되는 모습은 관측되지 않았다. 따라서 계속 주시할 필요가 있는 원소이므로 관측안정동위원소 또는 주시안정동위원소라고 한다.
철-54는 어쩌면 [[안정 동위 원소]]들처럼 반감기가 존재하지 않고 영원히 존재할 수도 있다.

== 철-56 ==
{{본문|철-56}}
철-56(<sup>56</sup>Fe)은 철 동위 원소 중 가장 많이 차지하고 있으며, 일반적으로 가장 안정한 것으로 여겨진다. 또한, 이 원소는 항성의 핵융합 반응으로 만들어지는 원소 중 가장 마지막으로 생성되는 원소이다. [[양성자 붕괴]]가 있다고 가정할 때, 그 반감기는 10<sup>1500</sup>년이다.

== 철-57 ==
철-57(<sup>57</sup>Fe)은 규소-29에서 여러 차례 헬륨융합과정을 통해 생성된 원소이다. 규소-29에서 시작된 핵융합으로 생성된 원소들 중 철-57이 핵융합의 최종 종착지이다.

== 철-58 ==
철-58(<sup>58</sup>Fe)은 철 동위 원소 중 핵자간 결합 에너지가 가장 높지만 양이 매우 적다. 핵융합 과정에서는 철-54가 최종 생성되며 다음 생성물은 니켈-58이 된다.
따라서 철-58이 [[초신성]] 폭발의 [[R-과정]]을 통해 대부분이 생성되고 소량이 [[S-과정]]을 통해 생성된 원소이며 핵융합으로 인해 생성된 철-58은 매우 미량이다.

== 표 ==
{| class="wikitable" style="font-size:95%; white-space:nowrap"
! rowspan="2" | 핵종<br />기호
! Z([[양성자|p]])
! N([[중성자|n]])
! &nbsp;<br />동위 원소 질량 (u)<br />&nbsp;
! rowspan="2" | 반감기
! rowspan="2" | 붕괴<br />방식<ref>http://www.nucleonica.net/unc.aspx</ref><ref group="n">약자:<br />IT: [[이성질핵 전이]]</ref>
! rowspan="2" | 붕괴<br />생성물<ref group="n">굵은 글꼴은 안정 동위 원소</ref>
! rowspan="2" | 핵<br />스핀
! rowspan="2" | 전형적<br />동위 원소<br />구성비<br />(몰 분율)
! rowspan="2" | 자연적<br />구성비<br />변동 범위<br />(몰 분율)
|-
! colspan="3" | 들뜬 에너지
|-
| rowspan=2|<sup>45</sup>Fe
| rowspan=2 style="text-align:right" | 26
| rowspan=2 style="text-align:right" | 19
| rowspan=2|45.01458(24)#
| rowspan=2|1.89(49) [[초 (시간)|ms]]<br />
| [[베타 붕괴|β<sup>+</sup>]] (30%)
| <sup>45</sup>Mn
| rowspan=2|3/2+#
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| 2p (70%)
| <sup>43</sup>Cr
|-
| rowspan=2|<sup>46</sup>Fe
| rowspan=2 style="text-align:right" | 26
| rowspan=2 style="text-align:right" | 20
| rowspan=2|46.00081(38)#
| rowspan=2|9(4) ms<br />[12(+4-3) ms]
| [[베타 붕괴|β<sup>+</sup>]] (>99.9%)
| <sup>46</sup>Mn
| rowspan=2|0+
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| β<sup>+</sup>, p (<.1%)
| <sup>45</sup>Cr
|-
| rowspan=2|<sup>47</sup>Fe
| rowspan=2 style="text-align:right" | 26
| rowspan=2 style="text-align:right" | 21
| rowspan=2|46.99289(28)#
| rowspan=2|21.8(7) ms
| β<sup>+</sup> (>99.9%)
| <sup>47</sup>Mn
| rowspan=2|7/2-#
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| β<sup>+</sup>, p (<.1%)
| <sup>46</sup>Cr
|-
| rowspan=2|<sup>48</sup>Fe
| rowspan=2 style="text-align:right" | 26
| rowspan=2 style="text-align:right" | 22
| rowspan=2|47.98050(8)#
| rowspan=2|44(7) ms
| β<sup>+</sup> (96.41%)
| <sup>48</sup>Mn
| rowspan=2|0+
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| β<sup>+</sup>, p (3.59%)
| <sup>47</sup>Cr
|-
| rowspan=2|<sup>49</sup>Fe
| rowspan=2 style="text-align:right" | 26
| rowspan=2 style="text-align:right" | 23
| rowspan=2|48.97361(16)#
| rowspan=2|70(3) ms
| β<sup>+</sup>, p (52%)
| <sup>48</sup>Cr
| rowspan=2|(7/2-)
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| β<sup>+</sup> (48%)
| <sup>49</sup>Mn
|-
| rowspan=2|<sup>50</sup>Fe
| rowspan=2 style="text-align:right" | 26
| rowspan=2 style="text-align:right" | 24
| rowspan=2|49.96299(6)
| rowspan=2|155(11) ms
| β<sup>+</sup> (>99.9%)
| <sup>50</sup>Mn
| rowspan=2|0+
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| β<sup>+</sup>, p (<.1%)
| <sup>49</sup>Cr
|-
| <sup>51</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 25
| 50.956820(16)
| 305(5) ms
| β<sup>+</sup>
| <sup>51</sup>Mn
| 5/2-
|
|
|-
| <sup>52</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 26
| 51.948114(7)
| 8.275(8) [[시간|h]]
| β<sup>+</sup>
| <sup>52</sup>Mn
| 0+
|
|
|-
| style="text-indent:1em" | <sup>52m</sup>Fe
| colspan="3" style="text-indent:2em" | 6.81(13) MeV
| 45.9(6) s
| β<sup>+</sup>
| <sup>52</sup>Mn
| (12+)#
|
|
|-
| <sup>53</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 27
| 52.9453079(19)
| 8.51(2) [[분 (시간)|min]]
| β<sup>+</sup>
| <sup>53</sup>Mn
| 7/2-
|
|
|-
| style="text-indent:1em" | <sup>53m</sup>Fe
| colspan="3" style="text-indent:2em" | 3040.4(3) keV
| 2.526(24) min
| [[이성질핵 전이|IT]]
| <sup>53</sup>Fe
| 19/2-
|
|
|-
| <sup>54</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 28
| 53.9396105(7)
| colspan=3 align=center|'''[[관측상 안정]]'''<ref group="n">반감기 3.1×10<sup>1500</sup>년의 β<sup>+</sup>β<sup>+</sup> 붕괴를 통해 '''<sup>54</sup>Cr'''이 된다고 믿어진다.</ref>
| 0+
| 0.05845(35)L
| 0.05837-0.05861
|-
| style="text-indent:1em" | <sup>54m</sup>Fe
| colspan="3" style="text-indent:2em" | 6526.9(6) keV
| 364(7) ns
|
|
| 10+
|
|
|-
| [[철-55|<sup>55</sup>Fe]]
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 29
| 54.9382934(7)
| 2.737(11) a
| [[전자 포획|ε]]
| '''<sup>55</sup>Mn'''
| 3/2-
|
|
|-
| [[철-56|<sup>56</sup>Fe]]<ref group="n">[[항성 핵합성]]의 최종 결과물. 모든 핵종 중 핵자당 질량이 가장 가볍다.</ref>
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 30
| 55.9349375(7)
| colspan=3 align=center|'''안정'''
| 0+
| 0.91754(36)
| 0.91742-0.91760
|-
| <sup>57</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 31
| 56.9353940(7)
| colspan=3 align=center|'''안정'''
| 1/2-
| 0.02119(10)
| 0.02116-0.02121
|-
| <sup>58</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 32
| 57.9332756(8)
| colspan=3 align=center|'''안정'''
| 0+
| 0.00282(4)
| 0.00281-0.00282
|-
| <sup>59</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 33
| 58.9348755(8)
| 44.495(9) [[날|d]]
| β<sup>-</sup>
| '''<sup>59</sup>Co'''
| 3/2-
|
|
|-
| <sup>60</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 34
| 59.934072(4)
| 2.6×10<sup>6</sup> a
| β<sup>-</sup>
| <sup>60</sup>Co
| 0+
| 미량
|
|-
| <sup>61</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 35
| 60.936745(21)
| 5.98(6) min
| β<sup>-</sup>
| <sup>61</sup>Co
| 3/2-,5/2-
|
|
|-
| style="text-indent:1em" | <sup>61m</sup>Fe
| colspan="3" style="text-indent:2em" | 861(3) keV
| 250(10) ns
|
|
| 9/2+#
|
|
|-
| <sup>62</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 36
| 61.936767(16)
| 68(2) s
| β<sup>-</sup>
| <sup>62</sup>Co
| 0+
|
|
|-
| <sup>63</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 37
| 62.94037(18)
| 6.1(6) s
| β<sup>-</sup>
| <sup>63</sup>Co
| (5/2)-
|
|
|-
| <sup>64</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 38
| 63.9412(3)
| 2.0(2) s
| β<sup>-</sup>
| <sup>64</sup>Co
| 0+
|
|
|-
| <sup>65</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 39
| 64.94538(26)
| 1.3(3) s
| β<sup>-</sup>
| <sup>65</sup>Co
| 1/2-#
|
|
|-
| style="text-indent:1em" | <sup>65m</sup>Fe
| colspan="3" style="text-indent:2em" | 364(3) keV
| 430(130) ns
|
|
| (5/2-)
|
|
|-
| rowspan=2|<sup>66</sup>Fe
| rowspan=2 style="text-align:right" | 26
| rowspan=2 style="text-align:right" | 40
| rowspan=2|65.94678(32)
| rowspan=2|440(40) ms
| β<sup>-</sup> (>99.9%)
| <sup>66</sup>Co
| rowspan=2|0+
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| β<sup>-</sup>, [[중성자 방출|n]] (<.1%)
| <sup>65</sup>Co
|-
| rowspan=2|<sup>67</sup>Fe
| rowspan=2 style="text-align:right" | 26
| rowspan=2 style="text-align:right" | 41
| rowspan=2|66.95095(45)
| rowspan=2|394(9) ms
| β<sup>-</sup> (>99.9%)
| <sup>67</sup>Co
| rowspan=2|1/2-#
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| β<sup>-</sup>, n (<.1%)
| <sup>66</sup>Co
|-
| style="text-indent:1em" | <sup>67m</sup>Fe
| colspan="3" style="text-indent:2em" | 367(3) keV
| 64(17) µs
|
|
| (5/2-)
|
|
|-
| rowspan=2|<sup>68</sup>Fe
| rowspan=2 style="text-align:right" | 26
| rowspan=2 style="text-align:right" | 42
| rowspan=2|67.95370(75)
| rowspan=2|187(6) ms
| β<sup>-</sup> (>99.9%)
| <sup>68</sup>Co
| rowspan=2|0+
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| β<sup>-</sup>, n
| <sup>67</sup>Co
|-
| rowspan=2|<sup>69</sup>Fe
| rowspan=2 style="text-align:right" | 26
| rowspan=2 style="text-align:right" | 43
| rowspan=2|68.95878(54)#
| rowspan=2|109(9) ms
| β<sup>-</sup> (>99.9%)
| <sup>69</sup>Co
| rowspan=2|1/2-#
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| β<sup>-</sup>, n (<.1%)
| <sup>68</sup>Co
|-
| <sup>70</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 44
| 69.96146(64)#
| 94(17) ms
|
|
| 0+
|
|
|-
| <sup>71</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 45
| 70.96672(86)#
| 30# ms<br />[>300 ns]
|
|
| 7/2+#
|
|
|-
| <sup>72</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 46
| 71.96962(86)#
| 10# ms<br />[>300 ns]
|
|
| 0+
|
|
|}
<references group="n" />

=== 참조 ===
* #으로 표시된 값은 모두가 순수하게 실험 값에서 계산된 것이 아니라 일부 체계적인 경향에서 도출된 추정치를 포함한다. 명확한 데이터를 얻을 수없는 핵 스핀에 대해서는 괄호 쓰기로 표기하고 있다.
* 숫자 끝에 괄호 쓰기로 표기하고 있는 것은, 그 값의 오차를 나타내고 있다. 오차 값은 동위 원소 구성 및 표준 원자 질량에 관해서는 IUPAC가 공표하는 오차로 표기하고, 그 이외의 값은 표준 편차를 표기하고 있다.

== 각주 ==
<references/>

{{동위 원소 색인}}

[[분류:철|동위 원소]]
[[분류:철 동위 원소| ]]
[[분류:원소별 동위 원소 목록]]