Besi
Karakteristik > Isotop

Artikel utama: Isotop besi
Besi alami terdiri dari empat isotop stabil: 5,845% 54Fe, 91,754% 56Fe, 2,119% 57Fe dan 0,282% 58Fe. Dari empat isotop stabil ini, hanya 57Fe yang mempunyai spin inti (−½). Nuklida 54Fe diperkirakan mengalami peluruhan beta ganda, tetapi proses ini belum pernah diteliti untuk nuklei ini, dan hanya batas bawah waktu paruh yang ditetapkan: t1/2>3,1×1022 tahun.
60Fe adalah radionuklida yang telah punah dengan waktu paruh panjang (2,6 juta tahun). Ia tidak ditemukan di bumi, namun produk peluruhan utamanya adalah nuklida stabil nikel-60.
Banyak riset masa lalu tentang pengukuran komposisi isotop Fe telah difokuskan pada penentuan variasi 60Fe karena proses yang menyertai nukleosintesis (yaitu, studi meteorit) dan formasi bijih. Namun dalam dekade terakhir, perkembangan teknologi spektrometri massa telah memungkinkan untuk melakukan deteksi dan kuantifikasi renik, variasi rasio alami isotop stabil besi. Banyak dari penelitian ini telah didorong oleh komunitas ilmu bumi dan planet, meskipun aplikasi untuk sistem biologis dan industri mulai bermunculan.
Isotop besi yang paling melimpah 56Fe merupakan daya tarik tersendiri bagi para ilmuwan nuklir karena merupakan titik akhir nukleosintesis yang paling umum.Hal ini sering dikutip, secara salah, sebagai isotop dengan energi ikatan tertinggi, perbedaan yang sebenarnya dimiliki nikel-62. Karena 56Ni mudah dihasilkan dari inti yang lebih ringan dalam proses alfa pada reaksi nuklir di supernova (lihat proses pembakaran silikon), nikel-56 (14 partikel alfa) adalah titik akhir rantai fusi dalam bintang sangat besar, karena penambahan partikel alfa lain akan menghasilkan seng-60, yang membutuhkan lebih banyak energi. Oleh karena itu, nikel-56, dengan waktu paruh sekitar 6 hari, merupakan porsi terbesar dalam bintang-bintang ini, tetapi segera meluruh melalui emisi positron berturutan pada produk peluruhan supernova dalam awan gas sisa supernova. Peluruhan pertama membentuk kobalt-56, dan kemudian besi-56 yang stabil. Nuklida terakhir ini kemudian menjadi relatif mayoritas di jagat raya, dibandingkan dengan logam stabil lainnya dengan berat atom yang mendekati.
Dalam fase meteorit Semarkona dan Chervony Kut korelasi antara konsentrasi 60Ni, produk anang 60Fe, dan kelimpahan isotop besi yang stabil dapat ditemukan yang merupakan bukti keberadaan 60Fe pada saat pembentukan Sistem Tata Surya. Kemungkinan energi yang dilepaskan pada peluruhan 60Fe, bersama energi yang dilepaskan pada peluruhan radionuklida 26Al, memberikan kontribusi pada pelelehan kembali dan diferensiasi asteroid setelah pembentukannya 4,6 miliar tahun yang lalu. Kelimpahan 60Ni dalam materi ekstraterestrial juga memberikan wawasan lebih jauh ke dalam asal mula Sistem Tata Surya dan sejarah awalnya.
Inti atom besi memiliki beberapa energi ikatan tertinggi per inti, hanya bisa diimbangi oleh isotop nikel 62Ni. Ini terbentuk melalui fusi nuklir pada bintang. Meskipun penambahan sedikit energi dapat diekstraksi melalui sintesis 62Ni, kondisi dalam bintang tidak cocok untuk proses ini. Distribusi unsur di Bumi lebih didominasi oleh besi daripada nikel, dan juga mungkin dalam produksi elemen supernova.
Besi-56 adalah isotop stabil terberat yang diproduksi melalui proses alfa dalam nukleosintesis stellar; unsur yang lebih berat daripada besi adalah nikel memerlukan supernova untuk pembentukannya. Besi adalah unsur yang paling melimpah dalam inti raksasa merah, dan logam paling melimpah dalam meteorit besi dan dalam inti planet yang berupa logam padat seperti bumi.