Isótopos de hierro

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Nuclides con número atómico de 26 pero con diferentes números de masa

El hierro natural (₂₆Fe) consta de cuatro isótopos estables: 5,845 % de ⁵⁴Fe (posiblemente radiactivo con una vida media superior a 4.4×10²⁰ años), 91,754% de ⁵⁶Fe, 2,119% de ⁵⁷Fe y 0,286% de ⁵⁸Fe . Hay 24 isótopos radiactivos conocidos, los más estables de los cuales son el ⁶⁰Fe (vida media de 2,6 millones de años) y el ⁵⁵Fe (vida media de 2,7 años).

Gran parte del trabajo anterior sobre la medición de la composición isotópica del Fe se ha centrado en determinar las variaciones del ⁶⁰Fe debidas 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 del hierro. Gran parte de este trabajo ha sido impulsado por las comunidades científicas planetarias y de la Tierra, aunque están comenzando a surgir aplicaciones a sistemas biológicos e industriales.

Lista de isótopos

Nuclide	Z	N	Masa sototópica (Da)	Vida media	Decaymode	Daughterisotope	Spin and paridad	Abundancia natural (Fracción mínima)
Nuclide	Energía de excitación			Vida media	Decaymode	Daughterisotope	Spin and paridad	Proporción normal	Rango de variación
⁴⁵Fe	26	19	45.01458(24)#	1.89(49) ms	β+ (30%)	⁴⁵Mn	3/2+#
⁴⁵Fe	26	19	45.01458(24)#	1.89(49) ms	2p (70%)	⁴³Cr	3/2+#
⁴⁶Fe	26	20	46.00081(38)#	9(4) ms [12(+4-3) ms]	β⁺ (con relación 99,9%)	⁴⁶Mn	0+
⁴⁶Fe	26	20	46.00081(38)#	9(4) ms [12(+4-3) ms]	β⁺, p (traducido,1%)	⁴⁵Cr	0+
⁴⁷Fe	26	21	46.99289(28)#	21.8(7) ms	β⁺ (con relación 99,9%)	⁴⁷Mn	7/2#
⁴⁷Fe	26	21	46.99289(28)#	21.8(7) ms	β⁺, p (traducido,1%)	⁴⁶Cr	7/2#
⁴⁸Fe	26	22	47.98050(8)#	44(7) ms	β⁺ (96.41%)	⁴⁸Mn	0+
⁴⁸Fe	26	22	47.98050(8)#	44(7) ms	β⁺, p (3,59%)	⁴⁷Cr	0+
⁴⁹Fe	26	23	48.97361(16)#	70(3) ms	β⁺, p (52%)	⁴⁸Cr	(7/2−)
⁴⁹Fe	26	23	48.97361(16)#	70(3) ms	β⁺ (48%)	⁴⁹Mn	(7/2−)
⁵⁰Fe	26	24	49.96299(6)	155(11) mss	β⁺ (con relación 99,9%)	⁵⁰Mn	0+
⁵⁰Fe	26	24	49.96299(6)	155(11) mss	β⁺, p (traducido,1%)	⁴⁹Cr	0+
⁵¹Fe	26	25	50.956820(16)	305(5) ms	β⁺	⁵¹Mn	5/2−
⁵²Fe	26	26	51.948114(7)	8.275(8) h	β⁺	^52mMn	0+
^52mFe	6.81(13) MeV			45.9(6) s	β⁺	⁵²Mn	(12+)#
⁵³Fe	26	27	52.9453079(19)	8.51(2) min	β⁺	⁵³Mn	7/2−
^53mFe	3040.4(3) keV			2.526(24) min	IT	⁵³Fe	19/2−
⁵⁴Fe	26	28	53.9396090(5)	Stable			0+	0,05845(35)	0,05837–05861
^54mFe	6526.9(6) keV			364(7) ns			10+
55Fe	26	29	54.9382934(7)	2.737(11) y	CE	⁵⁵Mn	3/2−
56Fe	26	30	55.9349363(5)	Stable			0+	0.91754(36)	0.91742–0.91760
⁵⁷Fe	26	31	56.9353928(5)	Stable			1/2−	0,02119(10)	0,02116–02121
⁵⁸Fe	26	32	57.9332744(5)	Stable			0+	0,00282(4)	0,00281–0.00282
⁵⁹Fe	26	33	58.9348755(8)	44.495(9) d	β⁻	⁵⁹Co	3/2−
⁶⁰Fe	26	34	59.934072(4)	2.6×10⁶ Sí.	β⁻	⁶⁰Co	0+	rastro
⁶¹Fe	26	35	60.936745(21)	5.98(6) min	β⁻	⁶¹Co	3/2 - 5/2
^61mFe	861(3) keV			250(10) ns			9/2+#
⁶²Fe	26	36	61.936767(16)	68 2) s	β⁻	⁶²Co	0+
⁶³Fe	26	37	62.94037(18)	6.1(6) s	β⁻	⁶³Co	(5/2)−
⁶⁴Fe	26	38	63.9412(3)	2.0 2) s	β⁻	⁶⁴Co	0+
⁶⁵Fe	26	39	64.94538(26)	1.3(3) s	β⁻	⁶⁵Co	1/2#
^65mFe	364(3) keV			430(130) ns			(5/2 a)
⁶⁶Fe	26	40	65.94678(32)	440(40) ms	β⁻ (con relación 99,9%)	⁶⁶Co	0+
⁶⁶Fe	26	40	65.94678(32)	440(40) ms	β⁻, n (traducido.1%)	⁶⁵Co	0+
⁶⁷Fe	26	41	66.95095(45)	394(9) ms	β⁻ (con relación 99,9%)	⁶⁷Co	1/2#
⁶⁷Fe	26	41	66.95095(45)	394(9) ms	β⁻, n (traducido.1%)	⁶⁶Co	1/2#
^67mFe	367(3) keV			64(17) μs			(5/2 a)
⁶⁸Fe	26	42	67.95370(75)	187(6) ms	β⁻ (con relación 99,9%)	⁶⁸Co	0+
⁶⁸Fe	26	42	67.95370(75)	187(6) ms	β⁻, n	⁶⁷Co	0+
⁶⁹Fe	26	43	68.95878(54)#	109(9) ms	β⁻ (con relación 99,9%)	⁶⁹Co	1/2#
⁶⁹Fe	26	43	68.95878(54)#	109(9) ms	β⁻, n (traducido.1%)	⁶⁸Co	1/2#
⁷⁰Fe	26	44	69.96146(64)#	94(17) ms			0+
⁷¹Fe	26	45	70.96672(86)#	30# ms [ ]			7/2+#
⁷²Fe	26	46	71.96962(86)#	10# ms [ ]			0+
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^ ^mFe – Excited nuclear isomer.
^ ( ) – La incertidumbre (1σ) se da en forma concisa en paréntesis después de los últimos dígitos correspondientes.
^ # – Masa atómica marcada #: valor e incertidumbre derivada no de datos puramente experimentales, sino al menos en parte de las tendencias de la Superficie Masiva (TMS).
^ a b # – Los valores marcados # no se derivan puramente de datos experimentales, sino al menos parcialmente de las tendencias de los nuclidos vecinos (TNN).
^ Modos de decadencia:
CE: Captura de electrones
IT: Isomeric transition
n: Emisión de neutrón
p: Emisión de protones
^ Signatura Bold como hija – El producto de la hija es estable.
^ ( ) valor de la columna – Indica la vuelta con argumentos de asignación débiles.
^ Creido para la decadencia por β⁺β⁺ a ⁵⁴Cr con una vida media de más de 4.4×10²⁰ a
^ Masa más baja por núcleo de todos los nuclidos; Producto final de nucleosíntesis estelar

Masas atómicas de los nuclidos estables (⁵⁴Fe, ⁵⁶Fe, ⁵⁷Fe, y ⁵⁸Fe) son dadas por la evaluación atómica de masas AME2012. Los errores de desviación estándar se administran entre paréntesis después de los últimos dígitos correspondientes.

Hierro-54

⁵⁴Fe es observacionalmente estable, pero teóricamente puede descomponerse a ⁵⁴Cr, con una vida media de más de 4.4×10²⁰ años mediante doble captura de electrones (εε).

Hierro-56

⁵⁶Fe es el isótopo con menor masa por nucleón, 930,412 MeV/c², aunque no es el isótopo con mayor energía de enlace nuclear por nucleón, que es níquel-62. Sin embargo, debido a los detalles de cómo funciona la nucleosíntesis, el ⁵⁶Fe 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, incluido el ⁶²Ni, ⁵⁸Fe y ⁶⁰Ni, todos los cuales tienen una energía de enlace muy alta.

Hierro-57

⁵⁷Fe se utiliza 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. La transición se utilizó para realizar la primera medición definitiva del corrimiento al rojo gravitacional, en el experimento de Pound-Rebka de 1960.

Hierro-58

El hierro-58 se puede utilizar para combatir la anemia y la baja absorción de hierro, para rastrear metabólicamente los genes humanos que controlan el hierro y para rastrear elementos en la naturaleza. El hierro-58 también es un reactivo auxiliar en la síntesis de elementos superpesados.

Hierro-60

Hierro-60 es un isótopo de hierro con una vida media de 2,6 millones de años, pero hasta 2009 se pensaba que tenía una vida media de 1,5 millones de años. Sufre desintegración beta a cobalto-60, que luego se desintegra con una vida media de aproximadamente 5 años a níquel-60 estable. Se han encontrado trazas de hierro-60 en muestras lunares.

En las fases de los meteoritos Semarkona y Chervony Kut, existe una correlación entre la concentración de ⁶⁰Ni, el isótopo nieto de ⁶⁰Fe, y la abundancia de los isótopos estables de hierro, lo que es evidencia de la existencia de ⁶⁰Fe en el momento de la formación del Sistema Solar. Posiblemente la energía liberada por la desintegración del ⁶⁰Fe contribuyó, junto con la energía liberada por la desintegración del radionúclido 26Al, a la refundición y diferenciación de los asteroides tras su formación hace 4.600 millones de años. La abundancia de ⁶⁰Ni 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 sedimentos del fondo marino sugiere que hubo una supernova en las cercanías del Sistema Solar hace aproximadamente 2 millones de años. El hierro-60 también se encuentra en sedimentos de hace 8 millones de años.

En 2019, los investigadores encontraron ⁶⁰Fe interestelar en la Antártida, que relacionan con la Nube Interestelar Local.

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CE:	Captura de electrones
IT:	Isomeric transition
n:	Emisión de neutrón
p:	Emisión de protones