Просмотр кода страницы Изотопы железа

'''Изото́пы желе́за''' — разновидности [[химический элемент|химического элемента]] [[Железо|железа]], имеющие разное количество [[нейтрон]]ов в [[Атомное ядро|ядре]]. Известны изотопы железа с массовыми числами от 45 до 72 (количество протонов в ядре железа всегда 26, нейтронов от 19 до 46) и 6 [[Изомерия атомных ядер|ядерных изомеров]].

Природное железо представляет собой смесь четырёх стабильных [[изотоп]]ов:
* <sup>54</sup>Fe ([[изотопная распространённость]] 5,845 %);
* [[Железо-56|<sup>56</sup>Fe]] (изотопная распространённость 91,754 %);
* <sup>57</sup>Fe (изотопная распространённость 2,119 %);
* <sup>58</sup>Fe (изотопная распространённость 0,282 %).

Из искусственных изотопов железа наиболее устойчивые <sup>60</sup>Fe ([[период полураспада]] {{nobr|2,62 миллиона лет}}<ref>{{статья |заглавие=New Measurement of the <sup>60</sup>Fe Half-Life |издание=[[Physical Review Letters]] |том=103 |страницы=72502 |doi=10.1103/PhysRevLett.103.072502 |язык=en |автор=Rugel G. et al. |год=2009 |тип=journal}}</ref>), <sup>55</sup>Fe ({{nobr|2,737 года}}), <sup>59</sup>Fe ({{nobr|44,495 суток}}) и <sup>52</sup>Fe ({{nobr|8,275 часа}}); остальные изотопы имеют период полураспада менее {{nobr|10 минут}}<ref name="Nubase2003">{{Справочник:Nubase2003}}</ref>.

== Железо-55 ==
: ''См.также:'' '''{{нп5|Железо-55|||Iron-55}}'''
Период полураспада 2,7 года, схема распада [[электронный захват]] (вероятность {{nobr|100 %}}), при последующем перестроении электронной оболочки излучает [[характеристическое рентгеновское излучение]] 5,9 кэВ<ref>{{Cite web |url=http://www.cyclotronzao.ru/products/the-cyclotron-radionuclides-selected/zhelezo-55.php |title=Железо-55 |access-date=2019-05-24 |archive-date=2019-05-24 |archive-url=https://web.archive.org/web/20190524215526/http://www.cyclotronzao.ru/products/the-cyclotron-radionuclides-selected/zhelezo-55.php |deadlink=no }}</ref>. Применяют в рентгеновских установках как автономный источник рентгеновского излучения. Получают облучением [[изотопы никеля|никеля-58]] протонами в ускорителе:

: <chem>^{58}Ni ->[+p,\ -\alpha] ^{55}Co -> ^{55}Fe</chem>.

== Железо-56 ==
[[Файл:Binding energy curve - common isotopes-ru.svg|thumb|Энергия связи в зависимости от количества нуклонов в ядре]]
{{Основная|Железо-56}}
Стабильный изотоп <sup>56</sup>Fe примечателен самой низкой атомной массой в пересчёте на [[нуклон]]. Это означает, что энергия связи нуклонов максимальна. Однако из-за небольшой разницы в массе [[протон]]а и [[нейтрон]]а самой высокой энергией связи нуклонов обладает {{iw|Никель-62|никель-62||Nickel-62}}.

== Железо-57 ==
Стабильный изотоп железо-57 применяется в [[Мёссбауэровская спектроскопия|мёссбауэровской спектроскопии]]<ref>{{cite web
 |author=R. Nave
 |title=Mossbauer Effect in Iron-57
 |url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/Nuclear/mossfe.html
 |work=[[HyperPhysics]]
 |publisher=Georgia State University
 |accessdate=2009-10-13
 |archive-date=2011-08-04
 |archive-url=https://web.archive.org/web/20110804234440/http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nuclear/mossfe.html
 |deadlink=no
 }}</ref>.

В [[Россия|России]] получают методом [[газовая центрифуга|центрифужного]] [[разделение изотопов|разделения изотопов]] с 1971 года<ref>{{Cite web |url=https://www.isoflex.com/products/specialties/fe-57 |title=Iron-57 (<sup>57</sup>Fe) |access-date=2017-12-23 |archive-date=2017-12-24 |archive-url=https://web.archive.org/web/20171224042258/https://www.isoflex.com/products/specialties/fe-57 |deadlink=no }}</ref>.

== Железо-59 ==
Радиоактивный изотоп железо-59 испытывает [[бета-распад|{{math|β<sup>−</sup>}}-распад]] в стабильный [[изотопы кобальта|кобальт-59]], излучая [[бета-излучение|бета-частицы]] с максимальными энергиями 0,46 и {{nobr|0,27 МэВ}} и [[гамма-излучение|гамма-кванты]] с энергиями 1,1 и {{nobr|1,3 МэВ}}<ref>{{Cite web |url=https://www.perkinelmer.com/lab-solutions/resources/docs/TCH_Iron59.pdf |title=Iron-59 Handling Precautions |access-date=2017-12-30 |archive-date=2017-12-31 |archive-url=https://web.archive.org/web/20171231051636/https://www.perkinelmer.com/lab-solutions/resources/docs/TCH_Iron59.pdf |deadlink=no }}</ref>. Период полураспада 44,5 суток.

В медицине изотоп железо-59 применяется при ранней [[Злокачественная опухоль#Диагностика наиболее распространенных видов рака|диагностике онкологических заболеваний]] молочной железы у женщин<ref>{{Cite web |url=https://www.rlsnet.ru/tn_index_id_28539.htm |title=Железа сульфат, <sup>59</sup>Fe (Ferric sulfate, <sup>59</sup>Fe) |access-date=2017-12-30 |archive-date=2017-12-31 |archive-url=https://web.archive.org/web/20171231103302/https://www.rlsnet.ru/tn_index_id_28539.htm |deadlink=no }}</ref><ref>{{Cite web |url=https://www.webapteka.ru/drugbase/name13034.html |title=Железа сульфат, <sup>59</sup>Fe |access-date=2017-12-30 |archive-date=2017-12-31 |archive-url=https://web.archive.org/web/20171231063901/https://www.webapteka.ru/drugbase/name13034.html |deadlink=no }}</ref>. В организме здорового человека более половины железа входит в [[гемоглобин]]. Принцип действия препарата заключается в распространении биологически усвоенного железа с током крови и избирательном накоплении в клетках опухолевой ткани. Уровень накопления изотопа в органах выявляется с помощью [[Гамма-камера|гамма-камеры]].

В России [[Радиоактивные препараты|радиофармпрепарат]] на основе <sup>59</sup>Fe производит [[Обнинский филиал Научно-исследовательского физико-химического института имени Л. Я. Карпова]]<ref>{{Cite web |url=http://www.atomic-energy.ru/news/2014/11/14/52921 |title=Обнинский филиал НИФХИ им. Л. Я. Карпова отмечает 50 лет со дня пуска реактора |access-date=2017-10-15 |archive-date=2017-10-15 |archive-url=https://web.archive.org/web/20171015150226/http://www.atomic-energy.ru/news/2014/11/14/52921 |deadlink=no }}</ref>.

== Таблица изотопов железа ==
{| class="wikitable" style="font-size:95%"
! rowspan="2" | Символ <br /> [[нуклид]]а
! [[Зарядовое число|Z]]([[протон|p]])
! N([[нейтрон|n]])
! Масса изотопа<ref name="AME2003">Данные приведены по {{AME2016|1}}</ref> <br /> ([[Атомная единица  массы|а. е. м.]])
! rowspan="2" | [[Период полураспада|Период <br /> полураспада]]<ref name="Nubase2003" /><br />(T<sub>1/2</sub>)
! rowspan="2" |Канал распада
! rowspan="2" |Продукт распада
! rowspan="2" | [[Спин]] и [[Чётность (физика)|чётность]]<br /> ядра<ref name="Nubase2003"/>
! rowspan="2" | [[Изотопная распространённость|Распространённость <br /> изотопа в природе]]
! rowspan="2" | Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
|-
! colspan="3" | Энергия возбуждения
|-
| rowspan=2|<sup>45</sup>Fe
| rowspan=2 style="text-align:right" | 26
| rowspan=2 style="text-align:right" | 19
| rowspan=2|45,01458(24)#
| rowspan=2|1,89(49)&nbsp;мс
| [[Бета-распад|β<sup>+</sup>]] (30%)
| <sup>45</sup>Mn
| rowspan=2|3/2+#
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| 2[[Протонный распад|p]] (70%)
| <sup>43</sup>Cr
|-
| rowspan=2|<sup>46</sup>Fe
| rowspan=2 style="text-align:right" | 26
| rowspan=2 style="text-align:right" | 20
| rowspan=2|46,00081(38)#
| rowspan=2|9(4)&nbsp;мс<br/>[12(+4-3)&nbsp;мс]
| β<sup>+</sup> (>99,9%)
| <sup>46</sup>Mn
| rowspan=2|0+
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| β<sup>+</sup>, p (<.1%)
| <sup>45</sup>Cr
|-
| rowspan=2|<sup>47</sup>Fe
| rowspan=2 style="text-align:right" | 26
| rowspan=2 style="text-align:right" | 21
| rowspan=2|46,99289(28)#
| rowspan=2|21,8(7)&nbsp;мс
| β<sup>+</sup> (>99,9%)
| <sup>47</sup>Mn
| rowspan=2|7/2−#
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| β<sup>+</sup>, p (<.1%)
| <sup>46</sup>Cr
|-
| rowspan=2|<sup>48</sup>Fe
| rowspan=2 style="text-align:right" | 26
| rowspan=2 style="text-align:right" | 22
| rowspan=2|47,98050(8)#
| rowspan=2|44(7)&nbsp;мс
| β<sup>+</sup> (96,41%)
| <sup>48</sup>Mn
| rowspan=2|0+
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| β<sup>+</sup>, p (3,59%)
| <sup>47</sup>Cr
|-
| rowspan=2|<sup>49</sup>Fe
| rowspan=2 style="text-align:right" | 26
| rowspan=2 style="text-align:right" | 23
| rowspan=2|48,97361(16)#
| rowspan=2|70(3)&nbsp;мс
| β<sup>+</sup>, p (52%)
| <sup>48</sup>Cr
| rowspan=2|(7/2−)
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| β<sup>+</sup> (48%)
| <sup>49</sup>Mn
|-
| rowspan=2|<sup>50</sup>Fe
| rowspan=2 style="text-align:right" | 26
| rowspan=2 style="text-align:right" | 24
| rowspan=2|49,96299(6)
| rowspan=2|155(11)&nbsp;мс
| β<sup>+</sup> (>99,9%)
| <sup>50</sup>Mn
| rowspan=2|0+
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| β<sup>+</sup>, p (<.1%)
| <sup>49</sup>Cr
|-
| <sup>51</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 25
| 50,956820(16)
| 305(5)&nbsp;мс
| β<sup>+</sup>
| <sup>51</sup>Mn
| 5/2−
|
|
|-
| <sup>52</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 26
| 51,948114(7)
| 8,275(8)&nbsp;ч
| β<sup>+</sup>
| <sup>52m</sup>Mn
| 0+
|
|
|-
| style="text-indent:1em" | <sup>52m</sup>Fe
| colspan="3" style="text-indent:2em" | 6,81(13)&nbsp;МэВ
| 45,9(6)&nbsp;с
| β<sup>+</sup>
| <sup>52</sup>Mn
| (12+)#
|
|
|-
| <sup>53</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 27
| 52,9453079(19)
| 8,51(2)&nbsp;мин
| β<sup>+</sup>
| <sup>53</sup>Mn
| 7/2−
|
|
|-
| style="text-indent:1em" | <sup>53m</sup>Fe
| colspan="3" style="text-indent:2em" | 3040,4(3)&nbsp;кэВ
| 2,526(24)&nbsp;мин
| [[Изомерный переход|ИП]]
| <sup>53</sup>Fe
| 19/2−
|
|
|-
| <sup>54</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 28
| 53,9396090(5)
| colspan=3 align=center|'''стабилен'''<ref group=прим.>Теоретически может претерпевать [[двойной электронный захват]] в <sup>54</sup>Cr.</ref>
| 0+
| 0,05845(35)
| 0,05837–0,05861
|-
| style="text-indent:1em" | <sup>54m</sup>Fe
| colspan="3" style="text-indent:2em" | 6526,9(6)&nbsp;кэВ
| 364(7)&nbsp;нс
|
|
| 10+
|
|
|-
| <sup>55</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 29
| 54,9382934(7)
| 2,737(11)&nbsp;лет
| [[Электронный захват|ЭЗ]]
| '''<sup>55</sup>Mn'''
| 3/2−
|
|
|-
| [[Железо-56|<sup>56</sup>Fe]]
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 30
| 55,9349363(5)
| colspan=3 align=center|'''стабилен'''
| 0+
| 0,91754(36)
| 0,91742–0,91760
|-
| <sup>57</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 31
| 56,9353928(5)
| colspan=3 align=center|'''стабилен'''
| 1/2−
| 0,02119(10)
| 0,02116–0,02121
|-
| <sup>58</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 32
| 57,9332744(5)
| colspan=3 align=center|'''стабилен'''
| 0+
| 0,00282(4)
| 0,00281–0,00282
|-
| <sup>59</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 33
| 58,9348755(8)
| 44,495(9)&nbsp;сут
| β<sup>−</sup>
| '''<sup>59</sup>Co'''
| 3/2−
|
|
|-
| <sup>60</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 34
| 59,934072(4)
| 2,6⋅10<sup>6</sup>&nbsp;лет
| β<sup>−</sup>
| <sup>60</sup>Co
| 0+
| 
|
|-
| <sup>61</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 35
| 60,936745(21)
| 5,98(6)&nbsp;мин
| β<sup>−</sup>
| <sup>61</sup>Co
| 3/2−,5/2−
|
|
|-
| style="text-indent:1em" | <sup>61m</sup>Fe
| colspan="3" style="text-indent:2em" | 861(3)&nbsp;кэВ
| 250(10)&nbsp;нс
|
|
| 9/2+#
|
|
|-
| <sup>62</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 36
| 61,936767(16)
| 68(2)&nbsp;с
| β<sup>−</sup>
| <sup>62</sup>Co
| 0+
|
|
|-
| <sup>63</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 37
| 62,94037(18)
| 6,1(6)&nbsp;с
| β<sup>−</sup>
| <sup>63</sup>Co
| (5/2)−
|
|
|-
| <sup>64</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 38
| 63,9412(3)
| 2,0(2)&nbsp;с
| β<sup>−</sup>
| <sup>64</sup>Co
| 0+
|
|
|-
| <sup>65</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 39
| 64,94538(26)
| 1,3(3)&nbsp;с
| β<sup>−</sup>
| <sup>65</sup>Co
| 1/2−#
|
|
|-
| style="text-indent:1em" | <sup>65m</sup>Fe
| colspan="3" style="text-indent:2em" | 364(3)&nbsp;кэВ
| 430(130)&nbsp;нс
|
|
| (5/2−)
|
|
|-
| rowspan=2|<sup>66</sup>Fe
| rowspan=2 style="text-align:right" | 26
| rowspan=2 style="text-align:right" | 40
| rowspan=2|65,94678(32)
| rowspan=2|440(40)&nbsp;мс
| β<sup>−</sup> (>99,9%)
| <sup>66</sup>Co
| rowspan=2|0+
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| β<sup>−</sup>, [[Нейтронный распад|n]] (<.1%)
| <sup>65</sup>Co
|-
| rowspan=2|<sup>67</sup>Fe
| rowspan=2 style="text-align:right" | 26
| rowspan=2 style="text-align:right" | 41
| rowspan=2|66,95095(45)
| rowspan=2|394(9)&nbsp;мс
| β<sup>−</sup> (>99,9%)
| <sup>67</sup>Co
| rowspan=2|1/2−#
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| β<sup>−</sup>, n (<.1%)
| <sup>66</sup>Co
|-
| style="text-indent:1em" | <sup>67m</sup>Fe
| colspan="3" style="text-indent:2em" | 367(3)&nbsp;кэВ
| 64(17)&nbsp;мкс
|
|
| (5/2−)
|
|
|-
| rowspan=2|<sup>68</sup>Fe
| rowspan=2 style="text-align:right" | 26
| rowspan=2 style="text-align:right" | 42
| rowspan=2|67,95370(75)
| rowspan=2|187(6)&nbsp;мс
| β<sup>−</sup> (>99,9%)
| <sup>68</sup>Co
| rowspan=2|0+
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| β<sup>−</sup>, n
| <sup>67</sup>Co
|-
| rowspan=2|<sup>69</sup>Fe
| rowspan=2 style="text-align:right" | 26
| rowspan=2 style="text-align:right" | 43
| rowspan=2|68,95878(54)#
| rowspan=2|109(9)&nbsp;мс
| β<sup>−</sup> (>99,9%)
| <sup>69</sup>Co
| rowspan=2|1/2−#
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| β<sup>−</sup>, n (<.1%)
| <sup>68</sup>Co
|-
| <sup>70</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 44
| 69,96146(64)#
| 94(17)&nbsp;мс
|
|
| 0+
|
|
|-
| <sup>71</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 45
| 70,96672(86)#
| 30#&nbsp;мс<br/>[>300&nbsp;нс]
|
|
| 7/2+#
|
|
|-
| <sup>72</sup>Fe
| style="text-align:right" | 26
| style="text-align:right" | 46
| 71,96962(86)#
| 10#&nbsp;мс<br/>[>300&nbsp;нс]
|
|
| 0+
|
|
|-
| colspan="10" |β<sup>+</sup> — [[Бета-распад|позитронный распад]]; β<sup>-</sup> — [[Бета-распад|электронный распад]]; p — [[протон]]ный распад; n — [[нейтрон]]ный распад; ЭЗ — [[электронный захват]]; ИП — [[изомерный переход]].
|}
{{примечания|group=прим.}}
=== Пояснения к таблице ===
* Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов. Для других источников значения могут сильно отличаться.

* Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.

* Символами, выделенными '''жирным шрифтом''', обозначены стабильные продукты распада. 

* Значения, помеченные решёткой (#), получены не из одних лишь экспериментальных данных, а (хотя бы частично) оценены из систематических [[тренд]]ов у соседних нуклидов (с такими же соотношениями {{math|''Z''}} и {{math|''N''}}). Неуверенно определённые значения спина и/или чётности заключены в скобки.

* [[Погрешность]] приводится в виде числа в скобках, выраженного в единицах последней значащей цифры, означает одно [[стандартное отклонение]] (за исключением [[изотопная распространённость|распространённости]] и стандартной атомной массы изотопа по данным [[ИЮПАК]], для которых используется более сложное определение погрешности). Примеры: 29770,6(5) означает 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) означает 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) означает −2200,2 ± 1,8.

== Примечания ==
{{примечания}}
{{Список изотопов|марганца|кобальта}}

[[Категория:Изотопы железа]]