Izotopy železa
Izotopy železa jsou odrůdy chemického prvku železa , které mají v jádře různý počet neutronů . Izotopy železa jsou známé s hmotnostními čísly od 45 do 72 (počet protonů v jádře železa je vždy 26, neutronů od 19 do 46) a 6 jaderných izomerů .
Přírodní železo je směsí čtyř stabilních izotopů :
- 54 Fe ( zastoupení izotopů 5,845 %);
- 56 Fe (zastoupení izotopu 91,754 %);
- 57 Fe (zastoupení izotopu 2,119 %);
- 58 Fe (zastoupení izotopu 0,282 %).
Z umělých izotopů železa jsou nejstabilnější 60 Fe ( poločas rozpadu 2,62 mil. let [1] ), 55 Fe ( 2,737 let ), 59 Fe ( 44,495 dnů ) a 52 Fe ( 8,275 hodin ); zbývající izotopy mají poločas rozpadu méně než 10 minut [2] .
Železo-55
Viz také: Iron-55Poločas rozpadu je 2,7 roku, schéma rozpadu elektronového záchytu (pravděpodobnost 100 % ), s následným přeskupením elektronového obalu, vyzařuje charakteristické rentgenové záření 5,9 keV [3] . Používají se v rentgenových instalacích jako nezávislý zdroj rentgenového záření. Získá se ozařováním niklu-58 protony v urychlovači:
.![{\displaystyle {\ce {^{58}Ni ->[+p,\ -\alpha] ^{55}Co -> ^{55}Fe))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ecbb91c93a08aa2a41415387031ddc5dcb1c4c10)
Železo-56
Izotop stáje 56 Fe je pozoruhodný tím, že má nejnižší atomovou hmotnost na nukleon . To znamená, že vazebná energie nukleonů je maximální. Nicméně, kvůli malému rozdílu ve hmotě protonu a neutronu , nikl-62 má nejvyšší vazebnou energii nukleonů .
Železo-57
Stabilní izotop železa-57 se používá v Mössbauerově spektroskopii [4] .
V Rusku se vyrábí odstředivou separací izotopů od roku 1971 [5] .
Železo-59
Radioaktivní izotop železa-59 podléhá β - rozpadu na stabilní kobalt-59 , emituje beta částice o maximálních energiích 0,46 a 0,27 MeV a gama záření o energiích 1,1 a 1,3 MeV [6] . Poločas rozpadu je 44,5 dne.
V lékařství se izotop železa-59 používá při časné diagnostice rakoviny prsu u žen [7] [8] . U zdravého člověka je více než polovina železa obsažena v hemoglobinu . Principem účinku léčiva je distribuce biologicky asimilovaného železa s průtokem krve a selektivní akumulace v buňkách nádorové tkáně. Úroveň akumulace izotopu v orgánech je detekována pomocí gama kamery .
V Rusku vyrábí radiofarmakum na bázi 59 Fe obninská pobočka Výzkumného ústavu fyziky a chemie pojmenovaná po L. Ya. Karpovovi [9] .
Tabulka izotopů železa
| Nuklidový symbol |
Z ( p ) | N( n ) | Izotopová hmotnost [10] ( a.u.m. ) |
Poločas [ 2] (T 1/2 ) |
Rozpadový kanál | Produkt rozpadu | Spin a parita jádra [2] |
Rozšíření izotopu v přírodě |
Rozsah změn v množství izotopů v přírodě |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Excitační energie | |||||||||
| 45 Fe _ | 26 | 19 | 45,01458(24)# | 1,89(49) ms | β + (30 %) | 45 Mn | 3/2 + # | ||
| 2p ( 70 %) | 43Cr _ | ||||||||
| 46 Fe | 26 | dvacet | 46.00081(38)# | 9(4)ms [12(+4-3)ms] |
β + (>99,9 %) | 46 Mn | 0+ | ||
| β + , p (<,1 %) | 45 kr _ | ||||||||
| 47 Fe _ | 26 | 21 | 46,99289(28)# | 21,8(7) ms | β + (>99,9 %) | 47 Mn | 7/2−# | ||
| β + , p (<,1 %) | 46Cr _ | ||||||||
| 48 Fe | 26 | 22 | 47,98050(8)# | 44(7) ms | β + (96,41 %) | 48 Mn | 0+ | ||
| β + , p (3,59 %) | 47Cr _ | ||||||||
| 49 Fe _ | 26 | 23 | 48,97361(16)# | 70(3) ms | β + , p (52 %) | 48Cr _ | (7/2-) | ||
| β + (48 %) | 49 Mn | ||||||||
| 50 Fe | 26 | 24 | 49,96299(6) | 155(11) ms | β + (>99,9 %) | 50 Mn | 0+ | ||
| β + , p (<,1 %) | 49 kr _ | ||||||||
| 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) h | β + | 52 m Mn | 0+ | ||
| 52 m 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- | ||
| 53 mFe _ | 3040,4(3) keV | 2,526(24) min | IP | 53 Fe | 19/2− | ||||
| 54 Fe _ | 26 | 28 | 53,9396090(5) | stabilní [cca. jeden] | 0+ | 0,05845(35) | 0,05837–0,05861 | ||
| 54 m Fe | 6526,9(6) keV | 364(7) ns | 10+ | ||||||
| 55 Fe | 26 | 29 | 54,9382934(7) | 2 737 (11) let | EZ | 55 Mn | 3/2- | ||
| 56 Fe | 26 | třicet | 55,9349363(5) | stabilní | 0+ | 0,91754(36) | 0,91742–0,91760 | ||
| 57 Fe _ | 26 | 31 | 56,9353928(5) | stabilní | 1/2- | 0,02119(10) | 0,02116–0,02121 | ||
| 58 Fe | 26 | 32 | 57,9332744(5) | stabilní | 0+ | 0,00282(4) | 0,00281–0,00282 | ||
| 59 Fe | 26 | 33 | 58,9348755(8) | 44 495 (9) dnů | β - | 59Co _ | 3/2- | ||
| 60 Fe _ | 26 | 34 | 59,934072(4) | 2,6⋅10 6 let | β - | 60Co _ | 0+ | ||
| 61 Fe | 26 | 35 | 60,936745(21) | 5,98(6) min | β - | 61Co _ | 3/2−, 5/2− | ||
| 61 m Fe | 861(3) keV | 250(10) ns | 9/2 + # | ||||||
| 62 Fe _ | 26 | 36 | 61,936767(16) | 68(2) s | β - | 62Co _ | 0+ | ||
| 63 Fe | 26 | 37 | 62,94037(18) | 6,1(6) s | β - | 63Co _ | (5/2) | ||
| 64 Fe | 26 | 38 | 63,9412(3) | 2,0(2) s | β - | 64Co _ | 0+ | ||
| 65 Fe _ | 26 | 39 | 64,94538(26) | 1,3(3) s | β - | 65Co _ | 1/2−# | ||
| 65 m Fe | 364(3) keV | 430(130) ns | (5/2-) | ||||||
| 66Fe _ | 26 | 40 | 65,94678(32) | 440 (40) ms | β − (>99,9 %) | 66Co _ | 0+ | ||
| β − , n (<,1 %) | 65Co _ | ||||||||
| 67 Fe | 26 | 41 | 66,95095(45) | 394(9) ms | β − (>99,9 %) | 67Co _ | 1/2−# | ||
| β − , n (<,1 %) | 66Co _ | ||||||||
| 67 m Fe | 367(3) keV | 64(17) us | (5/2-) | ||||||
| 68Fe _ | 26 | 42 | 67,95370(75) | 187(6) ms | β − (>99,9 %) | 68Co _ | 0+ | ||
| β − , n | 67Co _ | ||||||||
| 69 Fe _ | 26 | 43 | 68,95878(54)# | 109(9) ms | β − (>99,9 %) | 69Co _ | 1/2−# | ||
| β − , n (<,1 %) | 68Co _ | ||||||||
| 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+ | ||||
| β + - pozitronový rozpad ; β - elektronický rozpad ; p je rozpad protonu ; n je rozpad neutronu ; EZ - elektronické zachycení ; IP - izomerní přechod . | |||||||||
- ↑ Teoreticky může podstoupit dvojitý záchyt elektronů v 54 Cr.
Vysvětlivky k tabulce
- Množství izotopů je uvedeno pro většinu přírodních vzorků. U jiných zdrojů se hodnoty mohou značně lišit.
- Indexy 'm', 'n', 'p' (vedle symbolu) označují excitované izomerní stavy nuklidu.
- Symboly vytištěné tučně označují stabilní produkty rozkladu.
- Hodnoty označené křížkem (#) nejsou odvozeny pouze z experimentálních dat, ale jsou (alespoň částečně) odhadnuty ze systematických trendů v sousedních nuklidech (se stejnými poměry Z a N ). Hodnoty rotace nejistoty a/nebo parity jsou uvedeny v závorkách.
- Nejistota je uvedena jako číslo v závorce, vyjádřeno v jednotkách poslední platné číslice, znamená jednu směrodatnou odchylku (s výjimkou množství a standardní atomové hmotnosti izotopu podle dat IUPAC , pro kterou je složitější definice nejistoty použitý). Příklady: 29770,6(5) znamená 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) znamená 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) znamená −2200,2 ± 1,8.
Poznámky
- ↑ Rugel G. a kol. New Measurement of the 60 Fe Half-Life // Physical Review Letters : journal . - 2009. - Sv. 103 . — S. 72502 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.103.072502 .
- ↑ 1 2 3 Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH Hodnocení jaderných a rozpadových vlastností NUBASE // Nukleární fyzika A. - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .
- ↑ Železo-55
- ↑ R. Loď. Mossbauerův efekt v Iron-57 . HyperFyzika . Státní univerzita v Georgii. Staženo: 13. října 2009.
- ↑ Železo-57 ( 57 Fe)
- ↑ Bezpečnostní opatření pro manipulaci se železem-59
- ↑ Síran železitý , 59 Fe
- ↑ Síran železnatý, 59 Fe
- ↑ Obninská pobočka NIFHI nich. L. Ya. Karpova slaví 50 let od spuštění reaktoru
- ↑ Data od Wang M. , Audi G. , Kondev FG , Huang WJ , Naimi S. , Xu X. Hodnocení atomové hmotnosti Ame2016 (I). vyhodnocování vstupních dat; a postupy úprav (anglicky) // Chinese Physics C. - 2016. - Vol. 41 , iss. 3 . - S. 030002-1-030002-344 . - doi : 10.1088/1674-1137/41/3/030002 .
| izotopy | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||