Isòtops del ferro

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca

El ferro (Fe) natural es compon de quatre isòtops: 5.845% de 54Fe radioactiu (període de semidesintegració: >3.1×1022 anys), 91.754% de 56Fe estable, 2.119% de 57Fe estable i 0.282% de 58Fe estable. El 60Fe és un radioisòtop extint amb un període de semidesintegració llarguíssim (2.6 milions d'anys).

La majoria dels treballs, fins recentment, sobre la mesura de la composició isotòpica del ferro s'havien centrat a determinar les variacions de 60Fe degudes a processos lligats a la nucleosíntesi (per exemple, estudies sobre els meteorits) i formació de mena. En la darrera dècada, això no obstant, els avenços en la tecnologia de l'espectrometria de masses han permès la detecció i quantificació de variacions naturals en les ràtios dels isòtops estables del ferro de minuts. La major part d'aquest treball ha estat conduït per les comunitats de ciències de la terra i de ciències planetàries, encara que han començat a emergir aplicacions en sistemes industrials i biològics.[1]

L'isòtop 56Fe presenta un particular interès per al científics. Una concepció errònia comuna és que aquest isòtop prespresenta el nucli més estable possible, i que per tant seria impossible du a terme fissió o fusió amb 56Fe i tot i així alliberar energia. Això no és pas correcte, ja que ambdós el 62Ni i el 58Fe són molt estables, essent els nuclis més estables. Això no obstant, com el 56Fe es pot produir molt més fàcilment a partir de nuclis menys pesants en reaccions nuclears, és el punt final de cadenes de fusió dins de estels extremadament massius i per tant, comú a l'univers, en relació a altres metalls.

L'isòtop 57Fe s'usa àmpliament en l'espectroscòpia Mossbauer degut a la baixa variació natural en energia de 14.4keV de transició atòmica.[2]

En fases dels meteorits Semarkona i Chervony Kut es pot trobar una correlació entre la concentració de 60Ni, el producte de desintegració del 60Fe, i l'abundància dels isòtops de ferro estables, la qual cosa evidencia l'existència de 60Fe en els temps de la formació del sistema solar. Possiblement l'energia alliberada per la desintegració del 60Fe va contribuir, juntament amb l'energia alliberada per la desintegració del radionúclid 26Al, a la refusió i diferenciació d'asteroides després de la seva formació fa 4600 milions d'anys. L'abundància del 60Ni present a material extraterrestre pot proporcionar més proves sobre l'origen del sistema solar en la seva història primerenca.


Massa atòmica estàndard: 55.845(2) u


Taula[modifica | modifica el codi]

Símbol del
núclid
Z(p) N(n)  
massa isotòpica(u)
 
període de semidesintegració Espín
nuclear
composició
isotòpics
representativa
(fracció molar)
rang de variació
natural
(fracció molar)
energia d'excitació
45Fe 26 19 45.01458(24)# 4.9(15) ms [3.8(+20-8) ms] 3/2+#
46Fe 26 20 46.00081(38)# 9(4) ms [12(+4-3) ms] 0+
47Fe 26 21 46.99289(28)# 21.8(7) ms 7/2-#
48Fe 26 22 47.98050(8)# 44(7) ms 0+
49Fe 26 23 48.97361(16)# 70(3) ms (7/2-)
50Fe 26 24 49.96299(6) 155(11) ms 0+
51Fe 26 25 50.956820(16) 305(5) ms 5/2-
52Fe 26 26 51.948114(7) 8.275(8) h 0+
52mFe 6.81(13) MeV 45.9(6) s (12+)#
53Fe 26 27 52.9453079(19) 8.51(2) min 7/2-
53mFe 3040.4(3) keV 2.526(24) min 19/2-
54Fe 26 28 53.9396105(7) ESTABLE [>3.1E+22 a] 0+ 0.05845(35) 0.05837-0.05861
54mFe 6526.9(6) keV 364(7) ns 10+
55Fe 26 29 54.9382934(7) 2.737(11) a 3/2-
56Fe 26 30 55.9349375(7) ESTABLE 0+ 0.91754(36) 0.91742-0.91760
57Fe 26 31 56.9353940(7) ESTABLE 1/2- 0.02119(10) 0.02116-0.02121
58Fe 26 32 57.9332756(8) ESTABLE 0+ 0.00282(4) 0.00281-0.00282
59Fe 26 33 58.9348755(8) 44.495(9) d 3/2-
60Fe 26 34 59.934072(4) 2.6E+6 a 0+
61Fe 26 35 60.936745(21) 5.98(6) min 3/2-,5/2-
61mFe 861(3) keV 250(10) ns 9/2+#
62Fe 26 36 61.936767(16) 68(2) s 0+
63Fe 26 37 62.94037(18) 6.1(6) s (5/2)-
64Fe 26 38 63.9412(3) 2.0(2) s 0+
65Fe 26 39 64.94538(26) 1.3(3) s 1/2-#
65mFe 364(3) keV 430(130) ns (5/2-)
66Fe 26 40 65.94678(32) 440(40) ms 0+
67Fe 26 41 66.95095(45) 394(9) ms 1/2-#
67mFe 367(3) keV 64(17) µs (5/2-)
68Fe 26 42 67.95370(75) 187(6) ms 0+
69Fe 26 43 68.95878(54)# 109(9) ms 1/2-#
70Fe 26 44 69.96146(64)# 94(17) ms 0+
71Fe 26 45 70.96672(86)# 30# ms [>300 ns] 7/2+#
72Fe 26 46 71.96962(86)# 10# ms [>300 ns] 0+

Vegeu també[modifica | modifica el codi]

J.M. Nielsen, "The Radiochemistry of Iron", National Academy of Sciences--National Research Council, 1960

Notes[modifica | modifica el codi]

  • Els valors marcats amb # no procedeixen totalment de dades experimentals, però almenys una part són sistemàtiques. . Els espins amb assignacions febles estan entre parèntesis.
  • Les incerteses es donen entre parèntesis després dels últims dígits corresponents. Els valors de les incerteses denota una desviació de l'estàndard, excepte en la composició isotòpica i la massa atòmica de la IUPAC que usen incerteses expandides.

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. Dauphas, N. & Rouxel, O. 2006. Mass spectrometry and natural variations of iron isotopes. Mass Spectrometry Reviews, 25, 515-550
  2. Carl R. Nave. «Mossbauer Effect in Iron-57». Georgia State University. [Consulta: 2009-10-13].
Index de pàgines d'isòtops · Taula de núclids
Isòtop més lleuger Isòtop actual Isòtop més pesant
Isòtops del manganès Isòtops del ferro Isòtops del cobalt