Изотопи на железото

Железото (Fe) кое се јавува во природата (<sub>26</sub>Fe) има четири стабилни изотопи: 5,845 % од <sup>54</sup>Fe (можеби радиоактивен со полураспад над години), 91,754 % од <sup>56</sup>Fe, 2,119 % од <sup>57</sup>Fe и 0,286 % од <sup>58</sup>Fe. Познати се 24 радиоактивни изотопи чии периоди на полураспад се наведени подолу, од кои најстабилни се <sup>60</sup>Fe (полураспад од 2,6 милиони години) и <sup>55</sup>Fe (полураспад од 2,7 години).
Во минатото, напорите за одредување на изотопниот состав на железото се сосредоточени во утврдување на варијациите на <sup>60</sup>Fe кои се должат на процесот кој ги придружува нуклеосинтезата (т.е. изучувањата на метеорити) и рудообразбата. Во поново време, технолошкиот напредок во масената спектрометрија овозможува пронаоѓање и мерење на ситните природни варијации во уделот на стабилните изотопи на железото. Овие изучувања ги предводат стручњаци од област ана геонауката и планетологијата, иако почнува да се јавува и примена во биолошките и индустриските системи.
1 Список на изотопи
<sup>45</sup>Fe, 26, 19, 45,01458(24)#, 1,89(49) мс, β<sup>+</sup> (30 %), <sup>45</sup>Mn, 3/2+#
2p (70 %), <sup>43</sup>Cr
<sup>46</sup>Fe, 26, 20, 46,00081(38)#, 9(4) мс[12(+4-3) мс], β<sup>+</sup> (>99,9 %), <sup>46</sup>Mn, 0+
β<sup>+</sup>, p (<,1 %), <sup>45</sup>Cr
<sup>47</sup>Fe, 26, 21, 46,99289(28)#, 21,8(7) мс, β<sup>+</sup> (>99,9 %), <sup>47</sup>Mn, 7/2−#
β<sup>+</sup>, p (<,1 %), <sup>46</sup>Cr
<sup>48</sup>Fe, 26, 22, 47,98050(8)#, 44(7) мс, β<sup>+</sup> (96,41 %), <sup>48</sup>Mn, 0+
β<sup>+</sup>, p (3,59 %), <sup>47</sup>Cr
<sup>49</sup>Fe, 26, 23, 48,97361(16)#, 70(3) мс, β<sup>+</sup>, p (52 %), <sup>48</sup>Cr, (7/2−)
β<sup>+</sup> (48 %), <sup>49</sup>Mn
<sup>50</sup>Fe, 26, 24, 49,96299(6), 155(11) мс, β<sup>+</sup> (>99,9 %), <sup>50</sup>Mn, 0+
β<sup>+</sup>, p (<,1 %), <sup>49</sup>Cr
<sup>51</sup>Fe, 26, 25, 50,956820(16), 305(5) мс, β<sup>+</sup>, <sup>51</sup>Mn, 5/2−
<sup>52</sup>Fe, 26, 26, 51,948114(7), 8,275(8) ч, β<sup>+</sup>, <sup>52m</sup>Mn, 0+
<sup>52m</sup>Fe, 6,81(13) MeV, 45,9(6) с, β<sup>+</sup>, <sup>52</sup>Mn, (12+)#
<sup>53</sup>Fe, 26, 27, 52,9453079(19), 8,51(2) мин, β<sup>+</sup>, <sup>53</sup>Mn, 7/2−
<sup>53m</sup>Fe, 3040,4(3) keV, 2,526(24) мин, IT, <sup>53</sup>Fe, 19/2−
<sup>54</sup>Fe, 26, 28, 53,9396090(5), стабилен при набљудување, 0+, 0,05845(35), 0,05837–0,05861
<sup>54m</sup>Fe, 6526,9(6) keV, 364(7) нс, 10+
<sup>55</sup>Fe, 26, 29, 54,9382934(7), 2,737(11) г, ЕЗ, <sup>55</sup>Mn, 3/2−
<sup>56</sup>Fe, 26, 30, 55,9349363(5), стабилен, 0+, 0,91754(36), 0,91742–0,91760
<sup>57</sup>Fe, 26, 31, 56,9353928(5), стабилен, 1/2−, 0,02119(10), 0,02116–0,02121
<sup>58</sup>Fe, 26, 32, 57,9332744(5), стабилен, 0+, 0,00282(4), 0,00281–0,00282
<sup>59</sup>Fe, 26, 33, 58,9348755(8), 44,495(9) д, β<sup>−</sup>, <sup>59</sup>Co, 3/2−
<sup>60</sup>Fe, 26, 34, 59,934072(4), 2,6×10<sup>6</sup> г, β<sup>−</sup>, <sup>60</sup>Co, 0+, расеан
<sup>61</sup>Fe, 26, 35, 60,936745(21), 5,98(6) мин, β<sup>−</sup>, <sup>61</sup>Co, 3/2−,5/2−
<sup>61m</sup>Fe, 861(3) keV, 250(10) нс, 9/2+#
<sup>62</sup>Fe, 26, 36, 61,936767(16), 68(2) с, β<sup>−</sup>, <sup>62</sup>Co, 0+
<sup>63</sup>Fe, 26, 37, 62,94037(18), 6,1(6) с, β<sup>−</sup>, <sup>63</sup>Co, (5/2)−
<sup>64</sup>Fe, 26, 38, 63,9412(3), 2,0(2) с, β<sup>−</sup>, <sup>64</sup>Co, 0+
<sup>65</sup>Fe, 26, 39, 64,94538(26), 1,3(3) с, β<sup>−</sup>, <sup>65</sup>Co, 1/2−#
<sup>65m</sup>Fe, 364(3) keV, 430(130) нс, (5/2−)
<sup>66</sup>Fe, 26, 40, 65,94678(32), 440(40) мс, β<sup>−</sup> (>99,9 %), <sup>66</sup>Co, 0+
β<sup>−</sup>, n (<,1 %), <sup>65</sup>Co
<sup>67</sup>Fe, 26, 41, 66,95095(45), 394(9) мс, β<sup>−</sup> (>99,9 %), <sup>67</sup>Co, 1/2−#
β<sup>−</sup>, n (<,1 %), <sup>66</sup>Co
<sup>67m</sup>Fe, 367(3) keV, 64(17) µс, (5/2−)
<sup>68</sup>Fe, 26, 42, 67,95370(75), 187(6) мс, β<sup>−</sup> (>99,9 %), <sup>68</sup>Co, 0+
β<sup>−</sup>, n, <sup>67</sup>Co
<sup>69</sup>Fe, 26, 43, 68,95878(54)#, 109(9) мс, β<sup>−</sup> (>99,9 %), <sup>69</sup>Co, 1/2−#
β<sup>−</sup>, n (<,1 %), <sup>68</sup>Co
<sup>70</sup>Fe, 26, 44, 69,96146(64)#, 94(17) мс, 0+
<sup>71</sup>Fe, 26, 45, 70,96672(86)#, 30# мс[>300 нс], 7/2+#
<sup>72</sup>Fe, 26, 46, 71,96962(86)#, 10# мс[>300 нс], 0+
2 Железо-54
<sup>54</sup>Fe е стабилен при набљудување, но во теорија може да се распадне на <sup>54</sup>Cr, со полурапад од преку години со двоен електронски зафат (εε).
3 Железо-56
Изотопот <sup>56</sup>Fe е изотопот со најмала маса по нуклеон, 930,412 MeV/c<sup>2</sup>, иако не со највисоката врзивна енергија по нуклеон (тоа е никелот-62). Меѓутоа, поради поединостите на нуклеосинтезата, <sup>56</sup>Fe е почест краен производ на врзивните вериги во крајно масивни ѕвезди и затоа е почест во вселената во однос на другите метали како <sup>62</sup>Ni, <sup>58</sup>Fe и <sup>60</sup>Ni — сите со многу висока врзивна енергија.
4 Железо-57
Изотопот <sup>57</sup>Fe наоѓа широка примена во Месбауеровата спектроскопија и сродната јадренорезонантна вибрациска спектроскопија поради малата природна варијација во енергијата на јадрениот преод од 14,4 keV.
Со овој преод е постигнато првото дефинитнвно мерење на гравитациското црвено поместување со Паунд-Ребекиниот опит од 1960 г.
5 Железо-60
Железото-60 е изотоп со полураспад од 2,6 милиони години,. При бета-распад дава кобалт-60, кој потоа по полураспад од 5 години станува стабилен никел-60. Траги од железо-60 се пронајдени во примероци од Месечината.
Во фазите на метеоритите Семаркона и Червониј Кут пронајдена е заемна врска помеѓу концентрацијата на <sup>60</sup>Ni, изведениот изотоп од <sup>60</sup>Fe, и застапеноста на стабилни железни изотопи, што е доказ за постоењето на <sup>60</sup>Fe при настанокот на Сончевиот Систем. Можно е енергијата ослободена од распадот на <sup>60</sup>Fe и на радионуклидот <sup>26</sup>Al да придонеле кон повторното топење и раслојување на астероидите по нивниот настанок пред 4,6 милијарди години. Изобилството на <sup>60</sup>Ni во вонземскиот материјал може понатаму да даде повеќе увид во потеклото на Сончевиот Систем и неговата рана историја.
Железото-60 пронајдено во фосилизираните бактерии од наслагите на морското дно укажуваат на постоењето на супернова во близина на Сончевиот Систем пред околу 2 милиони години. Железото-60 се среќава и во наслаги од пред 8 милиони години.
Во 2019 г. истражувачите пронашле ѕвезден <sup>60</sup>Fe на Антарктикот, кој го поврзуваа тсо Месниот Меѓуѕвезден Облак.