El hierro natural ( 26 Fe) consta de cuatro isótopos estables : 5,845 % de 54 Fe (posiblemente radiactivo con una vida media de más de4,4 × 10 20 años), [3] 91,754% de 56 Fe, 2,119% de 57 Fe y 0,286% de 58 Fe. Hay 24 isótopos radiactivos conocidos cuyas vidas medias se enumeran a continuación, los más estables son 60 Fe (vida media 2,6 millones de años) y 55 Fe (vida media 2,7 años).
Gran parte del trabajo anterior sobre la medición de la composición isotópica de Fe se ha centrado en determinar las variaciones de 60 Fe debidas a procesos que acompañan a la nucleosíntesis (es decir, estudios de meteoritos ) y la formación de minerales. Sin embargo, en la última década, los avances en la tecnología de espectrometría de masas han permitido la detección y cuantificación de variaciones diminutas que ocurren naturalmente en las proporciones de los isótopos estables de hierro. Gran parte de este trabajo ha sido impulsado por las comunidades científicas terrestres y planetarias , aunque están comenzando a surgir aplicaciones a los sistemas biológicos e industriales. [4]
El 54 Fe es observablemente estable, pero teóricamente puede decaer a 54 Cr, con una vida media de más de4,4 × 10 20 años mediante captura de doble electrón ( εε ). [3]
El isótopo 56 Fe es el isótopo con menor masa por nucleón, 930,412 MeV/c 2 , aunque no el isótopo con mayor energía de enlace nuclear por nucleón, que es el níquel-62 . [6] Sin embargo, debido a los detalles de cómo funciona la nucleosíntesis, el 56 Fe es un punto final más común de las cadenas de fusión dentro de estrellas extremadamente masivas y, por lo tanto, es más común en el universo, en relación con otros metales , incluidos el 62 Ni, el 58 Fe y el 60 Ni, todos los cuales tienen una energía de enlace muy alta.
El isótopo 57 Fe se usa ampliamente en la espectroscopia de Mössbauer y la espectroscopia vibracional de resonancia nuclear relacionada debido a la baja variación natural en la energía de la transición nuclear de 14,4 keV. [7] La transición se usó para hacer la primera medición definitiva del corrimiento al rojo gravitacional , en el experimento Pound-Rebka de 1960 . [8]
El hierro-60 es un isótopo de hierro con una vida media de 2,6 millones de años, [9] [10] pero hasta 2009 se pensaba que tenía una vida media de 1,5 millones de años. Sufre una desintegración beta a cobalto-60 , que luego se desintegra con una vida media de aproximadamente 5 años a níquel-60 estable. Se han encontrado rastros de hierro-60 en muestras lunares.