Isótopos de hierro

Isótopos principales de hierro  ( ₂₆ Fe)

Isótopo Decaer abundancia vida media ( t 1/2 ) modo producto 54 Fe 5,85% estable 55 Fe syn 2,73 años ε 55 Mn 56 Fe 91,75% estable 57 Fe 2,12% estable 58 Fe 0,28% estable 59 Fe syn 44,6 días β - 59 Co 60 Fe rastro 2,6 × 10 6  y β - 60 Co
Peso atómico estándar A r, estándar (Fe)	55.845 (2) [1]
vista hablar editar

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), ^[2] 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 de los cuales 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 debido a los 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 de la Tierra y planetarias , aunque están comenzando a surgir aplicaciones a sistemas biológicos e industriales. ^[3]

Lista de isótopos

Nuclido [n 1]	Z	norte	Masa isotópica ( Da ) [n 2] [n 3]	Vida media [n 4]	Modo de caída [n 5]	Hija isótopo [n 6]	Spin y paridad [n 7] [n 4]	Abundancia natural (fracción molar)
	Energía de excitación							Proporción normal	Rango de variación
45 Fe	26	19	45.01458 (24) #	1,89 (49) ms	β + (30%)	45 Mn	3/2 + #
					2 p (70%)	43 Cr
46 Fe	26	20	46.00081 (38) #	9 (4) ms [12 (+ 4-3) ms]	β + (> 99,9%)	46 Mn	0+
					β + , p (<0,1%)	45 Cr
47 Fe	26	21	46.99289 (28) #	21,8 (7) ms	β + (> 99,9%)	47 Mn	7 / 2− #
					β + , p (<0,1%)	46 Cr
48 Fe	26	22	47.98050 (8) #	44 (7) ms	β + (96,41%)	48 Mn	0+
					β + , p (3,59%)	47 Cr
49 Fe	26	23	48.97361 (16) #	70 (3) ms	β + , p (52%)	48 Cr	(7 / 2−)
					β + (48%)	49 Mn
50 Fe	26	24	49.96299 (6)	155 (11) ms	β + (> 99,9%)	50 Mn	0+
					β + , p (<0,1%)	49 Cr
51 Fe	26	25	50.956820 (16)	305 (5) ms	β +	51 Mn	5 / 2−
52 Fe	26	26	51,948114 (7)	8.275 (8) horas	β +	52m Mn	0+
52m Fe	6,81 (13) MeV			45,9 (6) s	β +	52 Mn	(12 +) #
53 Fe	26	27	52,9453079 (19)	8.51 (2) min	β +	53 Mn	7 / 2−
53m Fe	3040,4 (3) keV			2.526 (24) min	ESO	53 Fe	19 / 2−
54 Fe	26	28	53,9396090 (5)	Observacionalmente estable [n 8]			0+	0.05845 (35)	0.05837–0.05861
54m Fe	6526,9 (6) keV			364 (7) ns			10+
55 Fe	26	29	54.9382934 (7)	2.737 (11) años	CE	55 Mn	3 / 2−
56 Fe [n 9]	26	30	55,9349363 (5)	Estable			0+	0.91754 (36)	0.91742–0.91760
57 Fe	26	31	56,9353928 (5)	Estable			1 / 2−	0.02119 (10)	0.02116–0.02121
58 Fe	26	32	57,9332744 (5)	Estable			0+	0,00282 (4)	0,00281–0,00282
59 Fe	26	33	58,9348755 (8)	44,495 (9) d	β -	59 Co	3 / 2−
60 Fe	26	34	59,934072 (4)	2,6 × 10 6  y	β -	60 Co	0+	rastro
61 Fe	26	35	60,936745 (21)	5.98 (6) min	β -	61 Co	3 / 2−, 5 / 2−
61m Fe	861 (3) keV			250 (10) ns			9/2 + #
62 Fe	26	36	61,936767 (16)	68 (2) s	β -	62 Co	0+
63 Fe	26	37	62,94037 (18)	6,1 (6) s	β -	63 Co	(5/2) -
64 Fe	26	38	63,9412 (3)	2,0 (2) s	β -	64 Co	0+
65 Fe	26	39	64,94538 (26)	1,3 (3) s	β -	65 Co	1 / 2− #
65m Fe	364 (3) keV			430 (130) ns			(5 / 2−)
66 Fe	26	40	65.94678 (32)	440 (40) ms	β - (> 99,9%)	66 Co	0+
					β - , n (<0,1%)	65 Co
67 Fe	26	41	66.95095 (45)	394 (9) ms	β - (> 99,9%)	67 Co	1 / 2− #
					β - , n (<0,1%)	66 Co
67m Fe	367 (3) keV			64 (17)  µs			(5 / 2−)
68 Fe	26	42	67.95370 (75)	187 (6) ms	β - (> 99,9%)	68 Co	0+
					β - , n	67 Co
69 Fe	26	43	68.95878 (54) #	109 (9) ms	β - (> 99,9%)	69 Co	1 / 2− #
					β - , n (<0,1%)	68 Co
70 Fe	26	44	69.96146 (64) #	94 (17) ms			0+
71 Fe	26	45	70.96672 (86) #	30 # ms [> 300 ns]			7/2 + #
72 Fe	26	46	71.96962 (86) #	10 # ms [> 300 ns]			0+

1. ^m Fe: isómero nuclear excitado.
2. () - La incertidumbre (1 σ ) se da de forma concisa entre paréntesis después de los últimos dígitos correspondientes.
3. # - Masa atómica marcada con #: valor e incertidumbre derivados no de datos puramente experimentales, sino al menos en parte de las tendencias de la masa de superficie (TMS).
4. # - Los valores marcados con # no se derivan puramente de datos experimentales, sino al menos en parte de las tendencias de los nucleidos vecinos (TNN).
5. Modos de descomposición:

   CE:	Captura de electrones
   ESO:	Transición isomérica
   norte:	Emisión de neutrones
   pag:	Emisión de protones

6. Símbolo en negrita como hija: el producto secundario es estable.
7. () valor de giro: indica giro con argumentos de asignación débiles.
8. Se cree que se descompone por β ⁺ β ⁺ a ⁵⁴ Cr con una vida media de más de 4,4 × 10 ²⁰ a ^[2]
9. Masa más baja por nucleón de todos los nucleidos; Producto final de la nucleosíntesis estelar

• Las masas atómicas de los nucleidos estables ( ⁵⁴ Fe, ⁵⁶ Fe, ⁵⁷ Fe y ⁵⁸ Fe) están dadas por la evaluación de masa atómica AME2012. Los errores de una desviación estándar se dan entre paréntesis después de los últimos dígitos correspondientes. ^[4]

Hierro-54

⁵⁴ Fe es observacionalmente 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 ). ^[2]

Hierro-56

Artículo principal: Hierro-56

El isótopo ⁵⁶ Fe es el isótopo con la masa más baja por nucleón, 930,412 MeV / c ² , aunque no es el isótopo con la energía de unión nuclear más alta por nucleón, que es el níquel-62 . ^[5] 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 ⁶² Ni, ⁵⁸ Fe y ^60. Ni, todos los cuales tienen una energía de enlace muy alta.

Hierro-57

El isótopo ⁵⁷ Fe se utiliza ampliamente en la espectroscopia de Mössbauer y la espectroscopia vibratoria de resonancia nuclear relacionada debido a la baja variación natural de energía de la transición nuclear de 14,4 keV. ^[6] La transición se utilizó para realizar la primera medición definitiva del desplazamiento al rojo gravitacional , en el experimento Pound-Rebka de 1960 . ^[7]

Hierro-58

Esta sección necesita expansión . Puede ayudar agregando más . ( Noviembre de 2019 )

Hierro-60

El hierro-60 es un isótopo de hierro con una vida media de 2,6 millones de años, ^{[8] [9]} pero se pensaba que hasta 2009 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.

En las fases de los meteoritos Semarkona y Chervony Kut , se pudo encontrar una correlación entre la concentración de ⁶⁰ Ni , el isótopo nieta de ⁶⁰ Fe, y la abundancia de los isótopos de hierro estables, lo que evidencia la existencia de ⁶⁰ Fe en ese momento. de formación del sistema solar. Posiblemente la energía liberada por la desintegración del ⁶⁰ Fe contribuyó, junto con la energía liberada por la desintegración del radionúclido 26 Al , a la refundición y diferenciación de los asteroides después de su formación hace 4.600 millones de años. La abundancia de ⁶⁰El Ni presente en material extraterrestre también puede proporcionar más información sobre el origen del sistema solar y su historia temprana.

El hierro-60 encontrado en bacterias fosilizadas en los sedimentos del lecho marino sugiere que hubo una supernova en las cercanías del sistema solar hace aproximadamente 2 millones de años. ^{[10] [11] El} hierro-60 también se encuentra en sedimentos de hace 8 millones de años. ^[12]

En 2019, los investigadores encontraron interestelar ⁶⁰ Fe en la Antártida , que relacionan con la nube interestelar local . ^[13]

Referencias

1. Meija, Juris; et al. (2016). "Pesos atómicos de los elementos 2013 (Informe técnico IUPAC)" . Química pura y aplicada . 88 (3): 265–91. doi : 10.1515 / pac-2015-0305 .
2. Bikit, I .; Krmar, M .; Slivka, J .; Vesković, M .; Čonkić, Lj .; Aničin, I. (1998). "Nuevos resultados sobre la desintegración doble β del hierro". Physical Review C . 58 (4): 2566-2567. Código Bibliográfico : 1998PhRvC..58.2566B . doi : 10.1103 / PhysRevC.58.2566 .
3. N. Dauphas; O. Rouxel (2006). "Espectrometría de masas y variaciones naturales de isótopos de hierro". Revisiones de espectrometría de masas . 25 (4): 515–550. Código Bibliográfico : 2006MSRv ... 25..515D . doi : 10.1002 / mas.20078 . PMID 16463281 . 
4. Wang, M .; Audi, G .; Wapstra, AH; Kondev, FG; MacCormick, M .; Xu, X .; Pfeiffer, B. (2012). "La evaluación de la masa atómica Ame2012". Física C china . 36 (12): 1603-2014. Código bibliográfico : 2012ChPhC..36 .... 3M . doi : 10.1088 / 1674-1137 / 36/12/003 .
5. Fewell, MP (1995). "El nucleido atómico con la energía de enlace media más alta" . Revista estadounidense de física . 63 (7): 653. Código Bibliográfico : 1995AmJPh..63..653F . doi : 10.1119 / 1.17828 .
6. R. Nave. "Efecto Mossbauer en Hierro-57" . Hiperfísica . Universidad Estatal de Georgia . Consultado el 13 de octubre de 2009 .
7. Libra, RV; Rebka Jr. GA (1 de abril de 1960). "Peso aparente de los fotones" . Cartas de revisión física . 4 (7): 337–341. Código Bibliográfico : 1960PhRvL ... 4..337P . doi : 10.1103 / PhysRevLett.4.337 .
8. Rugel, G .; Faestermann, T .; Knie, K .; Korschinek, G .; Poutivtsev, M .; Schumann, D .; Kivel, N .; Günther-Leopold, I .; Weinreich, R .; Wohlmuther, M. (2009). "Nueva medición de la vida media de 60 Fe" . Cartas de revisión física . 103 (7): 72502. Código Bibliográfico : 2009PhRvL.103g2502R . doi : 10.1103 / PhysRevLett.103.072502 . PMID 19792637 . 
9. "Eisen mit langem Atem" . scienceticker . 27 de agosto de 2009.
10. Belinda Smith (9 de agosto de 2016). "Las bacterias antiguas almacenan signos de supernova" . Cosmos .
11. Peter Ludwig; et al. (16 de agosto de 2016). "Actividad de supernova de 2 millones de años resuelta en el tiempo descubierta en el registro de microfósiles de la Tierra" . PNAS . 113 (33): 9232–9237. arXiv : 1710.09573 . Código bibliográfico : 2016PNAS..113.9232L . doi : 10.1073 / pnas.1601040113 . PMC 4995991 . PMID 27503888 .  
12. Colin Barras (14 de octubre de 2017). "Los incendios pueden haber dado un impulso a nuestra evolución" . Nuevo científico . 236 (3147): 7. Bibcode : 2017NewSc.236 .... 7B . doi : 10.1016 / S0262-4079 (17) 31997-8 .
13. Koll, Dominik; et., al. (2019). "Interestelar ⁶⁰ Fe en la Antártida". Cartas de revisión física . 123 (7): 072701. Bibcode : 2019PhRvL.123g2701K . doi : 10.1103 / PhysRevLett.123.072701 . PMID 31491090 . 

Masas de isótopos de:

• Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "La evaluación N UBASE de las propiedades nucleares y de desintegración" , Física nuclear A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 .001

Composiciones isotópicas y masas atómicas estándar de:

• de Laeter, John Robert ; Böhlke, John Karl; De Bièvre, Paul; Hidaka, Hiroshi; Peiser, H. Steffen; Rosman, Kevin JR; Taylor, Philip DP (2003). "Pesos atómicos de los elementos. Revisión 2000 (Informe técnico de la IUPAC)" . Química pura y aplicada . 75 (6): 683–800. doi : 10.1351 / pac200375060683 .
• Wieser, Michael E. (2006). "Pesos atómicos de los elementos 2005 (Informe técnico de la IUPAC)" . Química pura y aplicada . 78 (11): 2051-2066. doi : 10.1351 / pac200678112051 . Resumen de laicos .

Datos de vida media, espín e isómeros seleccionados de:

• Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "La evaluación N UBASE de las propiedades nucleares y de desintegración" , Física nuclear A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 .001
• Centro Nacional de Datos Nucleares . "Base de datos NuDat 2.x" . Laboratorio Nacional de Brookhaven .
• Holden, Norman E. (2004). "11. Tabla de los isótopos". En Lide, David R. (ed.). Manual CRC de Química y Física (85ª ed.). Boca Raton, Florida : CRC Press . ISBN 978-0-8493-0485-9.

Lectura adicional

• JM Nielsen (1960). La radioquímica del hierro (PDF) . Academia Nacional de Ciencias / Consejo Nacional de Investigación .