نظائر الحديد

للحديد (Fe) ثمانية وعشرون نظيراً معروفاً، تتراوح أعداد الكتلة لها بين 45 و 72، منها أربعة نظائر مستقرة وهي حديد-54 54Fe و حديد-56 56Fe و حديد-57 57Fe و حديد-58 58Fe. 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 60Fe والذي يبلغ عمر النصف له حوالي 2.6×106 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 3.1x1022 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 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.Nuclear Binding Energy 

 حديد-57 
يستخدم النظير حديد-57 57Fe 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 نمطالاضمحلالUniversal Nuclide Chart  ناتجالاضمحلالالنظائر المستقرة بالخط الغليظ لفمغزلي تركيبالنظائرالتمثيلي(كسر مولي) مجال التفاوتالطبيعي(كسر مولي) طاقة التنشيط45Fe 26 1945.014581.89 ثانية β+ 30% 45Mn3/2+# 2p 70% 43Cr46Fe 26 2046.000819 ميلي ثانية[12 ميلي ثانية] β+ >99.9% 46Mn0+ β+, p <0.1% 45Cr47Fe 26 2146.9928921.8 ميلي ثانية β+ >99.9% 47Mn7/2-# β+, p <0.1% 46Cr48Fe 26 2247.9805044 ميلي ثانية β+ 96.41% 48Mn0+ β+, p 3.59% 47Cr49Fe 26 2348.9736170 ميلي ثانية β+, p 52% 48Cr(7/2-) β+ 48% 49Mn50Fe 26 2449.96299155 ميلي ثانية β+ >99.9% 50Mn0+ β+, p <0.1% 49Cr 51Fe 26 25 50.956820 305 ميلي ثانية β+ 51Mn 5/2- 52Fe 26 26 51.948114 8.275 ساعة β+ 52Mn 0+ 52mFe 6.81 ميغا إلكترون فولت 45.9 ثانية β+ 52Mn (12+)# 53Fe 26 27 52.9453079 8.51 دقيقة β+ 53Mn 7/2- 53mFe 3040.4 كيلو إلكترون فولت 2.526 دقيقة IT 53Fe 19/2- 54Fe 26 28 53.9396105مستقرمن المعتقد أنه يخضع لاضمحلال β+β+ إلى 54Cr بعمر نصف أكبر من 3.1×1022 سنة 0+ 0.05845 0.05837-
0.05861 54mFe 6526.9 كيلو إلكترون فولت 364 نانو ثانية 10+ 55Fe 26 29 54.9382934 2.737 سنة EC 55Mn 3/2-56Fe يعد المنتج النهائي لعملية التخليق النووي 26 30 55.9349375مستقر 0+ 0.91754 0.91742-
0.91760 57Fe 26 31 56.9353940مستقر 1/2- 0.02119 0.02116-
0.02121 58Fe 26 32 57.9332756مستقر 0+ 0.00282 0.00281-
0.00282 59Fe 26 33 58.9348755 44.495 يوم β- 59Co 3/2- 60Fe 26 34 59.934072 2.6×106 سنة β- 60Co 0+ نادر 61Fe 26 35 60.936745 5.98 دقيقة β- 61Co 3/2-,5/2- 61mFe 861 كيلو إلكترون فولت 250 نانو ثانية 9/2+# 62Fe 26 36 61.936767 68 ثانية β- 62Co 0+ 63Fe 26 37 62.94037 6.1 ثانية β- 63Co (5/2)- 64Fe 26 38 63.9412 2.0 ثانية β- 64Co 0+ 65Fe 26 39 64.94538 1.3 ثانية β- 65Co 1/2-# 65mFe 364 كيلو إلكترون فولت 430 نانو ثانية (5/2-)66Fe 26 4065.94678440 ميلي ثانية β- >99.9% 66Co0+ β-, n <0.1% 65Co67Fe 26 4166.95095394 ميلي ثانية β- >99.9% 67Co1/2-# β-, n <0.1% 66Co 67mFe 367 كيلو إلكترون فولت 64 ميكرو ثانية (5/2-)68Fe 26 4267.95370187 ميلي ثانية β- >99.9% 68Co0+ β-, n 67Co69Fe 26 4368.95878109 ميلي ثانية β- >99.9% 69Co1/2-# β-, n <0.1% 68Co 70Fe 26 44 69.96146 94 ميلي ثانية 0+ 71Fe 26 45 70.96672 30# ميلي ثانية[>300 نانو ثانية] 7/2+# 72Fe 26 46 71.96962 10# ميلي ثانية[>300 نانو ثانية] 0+

 المصادر 
 كتل النظائر من:

 تركيب النظائر والكتل الذرية القياسية من:


 بيانات أعمار النصف واللف المغزلي والمتماكبات منتقاة من:




 المراجع 

*
تصنيف:حديد
حديد