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鐵的同位素

原子量:55.845(2))共有34個同位素,有四種天然同位素,其中有4個是穩定的,他們包括54
Fe
豐度佔5.845%、56
Fe
豐度佔91.754%、57
Fe
豐度佔2.119% 、58
Fe
豐度佔0.282%,其中54
Fe
在許多研究中表明可能具放射性,半衰期大於3.1×1022年,但目前尚未觀測到明確的衰變現象。下面列出24種鐵已知的放射性同位素半衰期等資料,也可以參考布魯克海文國家實驗室交互式核素表 (页面存档备份,存于互联网档案馆)以查閱更精確的數值。

主要的鐵同位素
同位素 衰變
丰度 半衰期 (t1/2) 方式 能量
MeV
產物
54Fe 5.85% 穩定,帶28粒中子
55Fe syn 2.73 y ε 0.231 55Mn英语manganese-55
56Fe英语Iron-56 91.75% 穩定,帶30粒中子
57Fe 2.12% 穩定,帶31粒中子
58Fe 0.28% 穩定,帶32粒中子
59Fe syn 44.6 d β 1.565 59Co
60Fe syn 2.6×106 y β 3.978 60Co
標準原子質量英语Standard atomic weight (Ar, 標準)
←Mn25 Co27

早期許多測量鐵的同位素組成多半是著重在伴隨核合成過程(也就是隕石相關研究)以及成礦分析來確定60
Fe
的變化量;然而,在過去十年中,在質譜分析技術的進步已經允許在短時間內檢測和定量天然存在的鐵的穩定同位素的比率。這項技術大部分已運用在地球科學行星科學的相關研究,應用生物和工業系統也開始出現[2]

鐵-54 编辑

鐵-54理論上可以經由雙電子捕獲英语Double_electron_capture衰變成鉻-54,半衰期大於3.1x1022[3],但目前沒有觀測到鐵-54的衰變,因此鐵-54可以視為觀測上穩定的同位素。

鐵-56 编辑

鐵-56是所有核素中,平均核子質量最低的核素,平均每個核子質量為930.412 MeV/c2[4],相當於0.9988個原子質量單位,但並不是平均結合能最高的核素,平均結合能最高的核素是鎳-62[5]。然而,根據核合成的運作細節,56
Fe
英语Iron-56
通常是極大質量恆星核聚變鏈的更常見的終點,因此在宇宙中十分常見,但相對於其他金屬,包括62
Ni
58
Fe
60
Ni
都具有非常高的結合能[6]

鐵-57 编辑

由於鐵-57有低自然變化的躍遷能量14.4KeV,因此被廣泛應用於穆斯堡爾譜和相關的核共振振動光譜英语Nuclear resonance vibrational spectroscopy[7]

鐵-60 编辑

鐵-6060
Fe
)是鐵的同位素之一,其半衰期約為二百六十萬[8][9],但在2009年之前一直被認為只有150萬年的半衰期60
Fe
會經歷β衰變衰變成鈷-60

圖表 编辑

符號 Z(
p
N(
n
同位素質量(u[10] 半衰期 衰變
方式
[3]
衰變
產物
[註 1]
原子核
自旋
相對豐度
莫耳分率)
相對豐度的變化量
(莫耳分率)
激發能量
45
Fe
26 19 45.01458(24)# 1.89(49) ms β+ (30%) 45
Mn
3/2+#
2p (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 (<.1%) 45
Cr
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%) 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 (<.1%) 49Cr
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+ 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 IT 53
Fe
19/2−
54
Fe
26 28 53.9396105(7) 觀測上穩定[註 2] 0+ 0.05845(35) 0.05837–0.05861
54m
Fe
6526.9(6) keV 364(7) ns 54
Fe
10+
55
Fe
英语Iron-55
26 29 54.9382934(7) 2.737(11) y ε 55
Mn
3/2−
56
Fe
英语Iron-56
[註 3]
26 30 55.9349375(7) 稳定 0+ 0.91754(36) 0.91742–0.91760
57
Fe
26 31 56.9353940(7) 穩定 1/2− 0.02119(10) 0.02116–0.02121
58
Fe
26 32 57.9332756(8) 穩定 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) 2.6×106 a β 60
Co
0+ 痕量
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 65
Fe
(5/2−)
66
Fe
26 40 65.94678(32) 440(40) ms β (>99.9%) 66
Co
0+
β, n (<.1%) 65Co
67
Fe
26 41 66.95095(45) 394(9) ms β (>99.9%) 67
Co
1/2−#
β, n (<.1%) 66Co
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 67Co
69
Fe
26 43 68.95878(54)# 109(9) ms β (>99.9%) 69
Co
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+

備註:畫上#號的數據代表沒有經過實驗的証明,只是理論推測而已,而用括號括起來的代表數據不確定性。

註釋 编辑

  1. ^ 穩定的衰變產物以粗體表示。
  2. ^ 據信,54
    Fe
    經由β+β+衰變成54
    Cr
    半衰期超過3.1×1022a.
  3. ^ 所有核素中,平均重子質量最低的核素,即核合成的終點。

参考文獻 编辑

引用 编辑

  1. ^ Meija, Juris; et al. Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 2016, 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ N. Dauphas; O. Rouxel. Mass spectrometry and natural variations of iron isotopes. Mass Spectrometry Reviews. 2006, 25 (4): 515–550. PMID 16463281. doi:10.1002/mas.20078. 
  3. ^ 3.0 3.1 . nucleonica. [2015-09-13]. (原始内容 存档于2017-02-19). 
  4. ^ J. R. de Laeter, J. K. Böhlke, P. De Bièvre, H. Hidaka, H. S. Peiser, K. J. R. Rosman and P. D. P. Taylor. . Pure and Applied Chemistry. 2003, 75 (6): 683–800 [2015-09-13]. doi:10.1351/pac200375060683. (原始内容存档于2018-07-01). 
  5. ^ Fewell, M. P. "The atomic nuclide with the highest mean binding energy" (页面存档备份,存于互联网档案馆). American Journal of Physics 63 (7): 653-58. Accessed: 2011-03-22. (Archived by WebCite® at)
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  9. ^ . [2015-09-13]. (原始内容存档于2018-02-03). 
  10. ^ Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation 互联网档案馆的,存档日期2008-09-23. by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003).

来源 编辑

  • Isotopic compositions and standard atomic masses from Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report) (页面存档备份,存于互联网档案馆). Pure Appl. Chem. Vol. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) and Atomic Weights Revised (2005) (页面存档备份,存于互联网档案馆).
  • Half-life, spin, and isomer data selected from these sources. Editing notes on this article's talk page.
    • Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties (页面存档备份,存于互联网档案馆), Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
    • National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database (页面存档备份,存于互联网档案馆) (retrieved Sept. 2005).
    • David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.

鐵的同位素, 提示, 此条目的主题不是鐵的同素異形體, 原子量, 共有34個同位素, 有四種天然同位素, 其中有4個是穩定的, 他們包括54, 豐度佔5, 豐度佔91, 豐度佔2, 豐度佔0, 其中54, 在許多研究中表明可能具放射性, 半衰期大於3, 1022年, 但目前尚未觀測到明確的衰變現象, 下面列出24種鐵已知的放射性同位素半衰期等資料, 也可以參考布魯克海文國家實驗室交互式核素表, 页面存档备份, 存于互联网档案馆, 以查閱更精確的數值, 主要的鐵同位素同位素, 衰變丰度, 半衰期, 方式, 能量, 產. 提示 此条目的主题不是鐵的同素異形體 鐵 原子量 55 845 2 共有34個同位素 有四種天然同位素 其中有4個是穩定的 他們包括54 Fe 豐度佔5 845 56 Fe 豐度佔91 754 57 Fe 豐度佔2 119 58 Fe 豐度佔0 282 其中54 Fe 在許多研究中表明可能具放射性 半衰期大於3 1 1022年 但目前尚未觀測到明確的衰變現象 下面列出24種鐵已知的放射性同位素半衰期等資料 也可以參考布魯克海文國家實驗室交互式核素表 页面存档备份 存于互联网档案馆 以查閱更精確的數值 主要的鐵同位素同位素 衰變丰度 半衰期 t1 2 方式 能量 MeV 產物54Fe 5 85 穩定 帶28粒中子55Fe syn 2 73 y e 0 231 55Mn 英语 manganese 55 56Fe 英语 Iron 56 91 75 穩定 帶30粒中子57Fe 2 12 穩定 帶31粒中子58Fe 0 28 穩定 帶32粒中子59Fe syn 44 6 d b 1 565 59Co60Fe syn 2 6 106 y b 3 978 60Co標準原子質量 英语 Standard atomic weight Ar 標準 55 845 2 1 Mn 25 Co 27 查看讨论编辑早期許多測量鐵的同位素組成多半是著重在伴隨核合成過程 也就是隕石相關研究 以及成礦分析來確定60 Fe 的變化量 然而 在過去十年中 在質譜分析技術的進步已經允許在短時間內檢測和定量天然存在的鐵的穩定同位素的比率 這項技術大部分已運用在地球科學和行星科學的相關研究 應用生物和工業系統也開始出現 2 目录 1 鐵 54 2 鐵 56 3 鐵 57 4 鐵 60 5 圖表 6 註釋 7 参考文獻 7 1 引用 7 2 来源鐵 54 编辑鐵 54理論上可以經由雙電子捕獲 英语 Double electron capture 衰變成鉻 54 半衰期大於3 1x1022年 3 但目前沒有觀測到鐵 54的衰變 因此鐵 54可以視為觀測上穩定的同位素 鐵 56 编辑主条目 鐵 56 英语 Iron 56 鐵 56是所有核素中 平均核子質量最低的核素 平均每個核子質量為930 412 MeV c2 4 相當於0 9988個原子質量單位 但並不是平均結合能最高的核素 平均結合能最高的核素是鎳 62 5 然而 根據核合成的運作細節 56 Fe 英语 Iron 56 通常是極大質量恆星中核聚變鏈的更常見的終點 因此在宇宙中十分常見 但相對於其他金屬 包括62 Ni 58 Fe 和60 Ni 都具有非常高的結合能 6 鐵 57 编辑由於鐵 57有低自然變化的躍遷能量14 4KeV 因此被廣泛應用於穆斯堡爾譜和相關的核共振振動光譜 英语 Nuclear resonance vibrational spectroscopy 中 7 鐵 60 编辑鐵 60 60 Fe 是鐵的同位素之一 其半衰期約為二百六十萬年 8 9 但在2009年之前一直被認為只有150萬年的半衰期 60 Fe 會經歷b 衰變衰變成鈷 60 圖表 编辑符號 Z p N n 同位素質量 u 10 半衰期 衰變方式 3 衰變產物 註 1 原子核自旋 相對豐度 莫耳分率 相對豐度的變化量 莫耳分率 激發能量45 Fe 26 19 45 01458 24 1 89 49 ms b 30 45 Mn 3 2 2p 70 43 Cr46 Fe 26 20 46 00081 38 9 4 ms 12 4 3 ms b gt 99 9 46 Mn 0 b p lt 1 45 Cr47 Fe 26 21 46 99289 28 21 8 7 ms b gt 99 9 47 Mn 7 2 b p lt 1 46Cr48 Fe 26 22 47 98050 8 44 7 ms b 96 41 48 Mn 0 b p 3 59 47 Cr49 Fe 26 23 48 97361 16 70 3 ms b p 52 48 Cr 7 2 b 48 49 Mn50 Fe 26 24 49 96299 6 155 11 ms b gt 99 9 50 Mn 0 b p lt 1 49Cr51 Fe 26 25 50 956820 16 305 5 ms b 51 Mn 5 2 52 Fe 26 26 51 948114 7 8 275 8 h b 52m Mn 0 52m Fe 6 81 13 MeV 45 9 6 s b 52 Mn 12 53 Fe 26 27 52 9453079 19 8 51 2 min b 53 Mn 7 2 53m Fe 3040 4 3 keV 2 526 24 min IT 53 Fe 19 2 54 Fe 26 28 53 9396105 7 觀測上穩定 註 2 0 0 05845 35 0 05837 0 0586154m Fe 6526 9 6 keV 364 7 ns 54 Fe 10 55 Fe 英语 Iron 55 26 29 54 9382934 7 2 737 11 y e 55 Mn 3 2 56 Fe 英语 Iron 56 註 3 26 30 55 9349375 7 稳定 0 0 91754 36 0 91742 0 9176057 Fe 26 31 56 9353940 7 穩定 1 2 0 02119 10 0 02116 0 0212158 Fe 26 32 57 9332756 8 穩定 0 0 00282 4 0 00281 0 0028259 Fe 26 33 58 9348755 8 44 495 9 d b 59 Co 3 2 60 Fe 26 34 59 934072 4 2 6 106 a b 60 Co 0 痕量61 Fe 26 35 60 936745 21 5 98 6 min b 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 b 62 Co 0 63 Fe 26 37 62 94037 18 6 1 6 s b 63 Co 5 2 64 Fe 26 38 63 9412 3 2 0 2 s b 64 Co 0 65 Fe 26 39 64 94538 26 1 3 3 s b 65 Co 1 2 65m Fe 364 3 keV 430 130 ns 65 Fe 5 2 66 Fe 26 40 65 94678 32 440 40 ms b gt 99 9 66 Co 0 b n lt 1 65Co67 Fe 26 41 66 95095 45 394 9 ms b gt 99 9 67 Co 1 2 b n lt 1 66Co67m Fe 367 3 keV 64 17 µs 5 2 68 Fe 26 42 67 95370 75 187 6 ms b gt 99 9 68 Co 0 b n 67Co69 Fe 26 43 68 95878 54 109 9 ms b gt 99 9 69 Co 1 2 b n lt 1 68Co70 Fe 26 44 69 96146 64 94 17 ms 0 71 Fe 26 45 70 96672 86 30 ms gt 300 ns 7 2 72 Fe 26 46 71 96962 86 10 ms gt 300 ns 0 備註 畫上 號的數據代表沒有經過實驗的証明 只是理論推測而已 而用括號括起來的代表數據不確定性 註釋 编辑 穩定的衰變產物以粗體表示 據信 54 Fe 經由b b 衰變成54 Cr的半衰期超過3 1 1022a 所有核素中 平均重子質量最低的核素 即核合成的終點 参考文獻 编辑引用 编辑 Meija Juris et al Atomic weights of the elements 2013 IUPAC Technical Report Pure and Applied Chemistry 2016 88 3 265 91 doi 10 1515 pac 2015 0305 N Dauphas O Rouxel Mass spectrometry and natural variations of iron isotopes Mass Spectrometry Reviews 2006 25 4 515 550 PMID 16463281 doi 10 1002 mas 20078 3 0 3 1 Universal Nuclide Chart nucleonica 2015 09 13 原始内容 nbsp 存档于2017 02 19 含有內容需登入查看的頁面 link J R de Laeter J K Bohlke P De Bievre H Hidaka H S Peiser K J R 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维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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