Isotop besi
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Berat atom standar Ar°(Fe) |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Besi (26Fe) yang terbentuk secara alami terdiri dari empat isotop stabil: 54Fe sebesar 5,845% (kemungkinan bersifat radioaktif dengan waktu paruh lebih dari 4,4×1020 tahun),[2] 56Fe sebesar 91,754%, 57Fe sebesar 2,119%, dan 58Fe sebesar 0,286%. Ada 24 isotop radioaktif yang diketahui dengan waktu paruhnya tercantum di bawah ini, yang paling stabil adalah 60Fe (waktu paruh 2,6 juta tahun) dan 55Fe (waktu paruh 2,7 tahun).
Sebagian besar pekerjaan masa lalu pada pengukuran komposisi isotop Fe berpusat pada penentuan variasi 60Fe karena proses yang menyertai nukleosintesis (yaitu, studi mengenai meteorit) dan pembentukan bijih. Namun dalam dekade terakhir, kemajuan teknologi spektrometri massa telah memungkinkan deteksi dan kuantifikasi dalam hitungan menit, variasi alami dalam rasio isotop stabil besi. Banyak dari pekerjaan ini telah didorong oleh komunitas ilmu kebumian dan keplanetan, meskipun aplikasi untuk sistem biologis dan industri mulai muncul.[3]
Daftar isotop
[sunting | sunting sumber]Nuklida [n 1] |
Z | N | Massa isotop (Da) [n 2][n 3] |
Waktu paruh [n 4] |
Mode peluruhan [n 5] |
Isotop anak [n 6] |
Spin dan paritas [n 7][n 4] |
Kelimpahan alami (fraksi mol) | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Energi eksitasi | Proporsi normal | Rentang variasi | |||||||||||||||||
45Fe | 26 | 19 | 45,01458(24)# | 1,89(49) mdtk | β (30%) | 45Mn | 3/2 # | ||||||||||||
2p (70%) | 43Cr | ||||||||||||||||||
46Fe | 26 | 20 | 46,00081(38)# | 9(4) mdtk [12( 4-3) mdtk] |
β (>99,9%) | 46Mn | 0 | ||||||||||||
β , p (<0,1%) | 45Cr | ||||||||||||||||||
47Fe | 26 | 21 | 46,99289(28)# | 21,8(7) mdtk | β (>99,9%) | 47Mn | 7/2−# | ||||||||||||
β , p (<0,1%) | 46Cr | ||||||||||||||||||
48Fe | 26 | 22 | 47,98050(8)# | 44(7) mdtk | β (96,41%) | 48Mn | 0 | ||||||||||||
β , p (3,59%) | 47Cr | ||||||||||||||||||
49Fe | 26 | 23 | 48,97361(16)# | 70(3) mdtk | β , p (52%) | 48Cr | (7/2−) | ||||||||||||
β (48%) | 49Mn | ||||||||||||||||||
50Fe | 26 | 24 | 49,96299(6) | 155(11) mdtk | β (>99,9%) | 50Mn | 0 | ||||||||||||
β , p (<0,1%) | 49Cr | ||||||||||||||||||
51Fe | 26 | 25 | 50,956820(16) | 305(5) mdtk | β | 51Mn | 5/2− | ||||||||||||
52Fe | 26 | 26 | 51,948114(7) | 8,275(8) jam | β | 52mMn | 0 | ||||||||||||
52mFe | 6,81(13) MeV | 45,9(6) dtk | β | 52Mn | (12 )# | ||||||||||||||
53Fe | 26 | 27 | 52,9453079(19) | 8,51(2) mnt | β | 53Mn | 7/2− | ||||||||||||
53mFe | 3040,4(3) keV | 2,526(24) mnt | IT | 53Fe | 19/2− | ||||||||||||||
54Fe | 26 | 28 | 53,9396090(5) | Stabil Secara Pengamatan[n 8] | 0 | 0,05845(35) | 0,05837–0,05861 | ||||||||||||
54mFe | 6526,9(6) keV | 364(7) ndtk | 10 | ||||||||||||||||
55Fe | 26 | 29 | 54,9382934(7) | 2,737(11) thn | EC | 55Mn | 3/2− | ||||||||||||
56Fe[n 9] | 26 | 30 | 55,9349363(5) | Stabil | 0 | 0,91754(36) | 0,91742–0,91760 | ||||||||||||
57Fe | 26 | 31 | 56,9353928(5) | Stabil | 1/2− | 0,02119(10) | 0,02116–0,02121 | ||||||||||||
58Fe | 26 | 32 | 57,9332744(5) | Stabil | 0 | 0,00282(4) | 0,00281–0,00282 | ||||||||||||
59Fe | 26 | 33 | 58,9348755(8) | 44,495(9) hri | β− | 59Co | 3/2− | ||||||||||||
60Fe | 26 | 34 | 59,934072(4) | 2,6×106 thn | β− | 60Co | 0 | renik | |||||||||||
61Fe | 26 | 35 | 60,936745(21) | 5,98(6) mnt | β− | 61Co | 3/2−,5/2− | ||||||||||||
61mFe | 861(3) keV | 250(10) ndtk | 9/2 # | ||||||||||||||||
62Fe | 26 | 36 | 61,936767(16) | 68(2) dtk | β− | 62Co | 0 | ||||||||||||
63Fe | 26 | 37 | 62,94037(18) | 6,1(6) dtk | β− | 63Co | (5/2)− | ||||||||||||
64Fe | 26 | 38 | 63,9412(3) | 2,0(2) dtk | β− | 64Co | 0 | ||||||||||||
65Fe | 26 | 39 | 64,94538(26) | 1,3(3) dtk | β− | 65Co | 1/2−# | ||||||||||||
65mFe | 364(3) keV | 430(130) ndtk | (5/2−) | ||||||||||||||||
66Fe | 26 | 40 | 65,94678(32) | 440(40) mdtk | β− (>99,9%) | 66Co | 0 | ||||||||||||
β−, n (<0,1%) | 65Co | ||||||||||||||||||
67Fe | 26 | 41 | 66,95095(45) | 394(9) mdtk | β− (>99,9%) | 67Co | 1/2−# | ||||||||||||
β−, n (<0,1%) | 66Co | ||||||||||||||||||
67mFe | 367(3) keV | 64(17) µdtk | (5/2−) | ||||||||||||||||
68Fe | 26 | 42 | 67,95370(75) | 187(6) mdtk | β− (>99,9%) | 68Co | 0 | ||||||||||||
β−, n | 67Co | ||||||||||||||||||
69Fe | 26 | 43 | 68,95878(54)# | 109(9) mdtk | β− (>99,9%) | 69Co | 1/2−# | ||||||||||||
β−, n (<0,1%) | 68Co | ||||||||||||||||||
70Fe | 26 | 44 | 69,96146(64)# | 94(17) mdtk | 0 | ||||||||||||||
71Fe | 26 | 45 | 70,96672(86)# | 30# mdtk [>300 ndtk] |
7/2 # | ||||||||||||||
72Fe | 26 | 46 | 71,96962(86)# | 10# mdtk [>300 ndtk] |
0 | ||||||||||||||
Header & footer tabel ini: |
- ^ mFe – Isomer nuklir tereksitasi.
- ^ ( ) – Ketidakpastian (1σ) diberikan dalam bentuk ringkas dalam tanda kurung setelah digit terakhir yang sesuai.
- ^ # – Massa atom bertanda #: nilai dan ketidakpastian yang diperoleh bukan dari data eksperimen murni, tetapi setidaknya sebagian dari tren dari Permukaan Massa (trends from the Mass Surface, TMS).
- ^ a b # – Nilai yang ditandai # tidak murni berasal dari data eksperimen, tetapi setidaknya sebagian dari tren nuklida tetangga (trends of neighboring nuclides, TNN).
- ^
Mode peluruhan:
EC: Penangkapan elektron IT: Transisi isomerik n: Emisi neutron p: Emisi proton - ^ Simbol tebal sebagai anak – Produk anak stabil.
- ^ ( ) nilai spin – Menunjukkan spin dengan argumen penempatan yang lemah.
- ^ Diyakini meluruh melalui β β menjadi 54Cr dengan waktu paruh lebih dari 4,4×1020 a[2]
- ^ Massa per nukleon terendah dari semua nuklida; Produk akhir nukleosintesis bintang
- Massa atom nuklida stabil (54Fe, 56Fe, 57Fe, dan 58Fe) diberikan oleh evaluasi massa atom AME2012. Satu kesalahan standar deviasi diberikan dalam tanda kurung setelah digit terakhir yang sesuai.[4]
Besi-54
[sunting | sunting sumber]Besi-54 terlihat stabil secara pengamatan, tetapi secara teoritis dapat meluruh menjadi 54Cr, dengan waktu paruh lebih dari 4,4×1020 tahun melalui penangkapan elektron ganda (εε).[2]
Besi-56
[sunting | sunting sumber]Besi-56 adalah isotop dengan massa per nukleon terendah, yaitu 930,412 MeV/c2, meskipun bukan merupakan isotop dengan energi pengikatan inti per nukleon tertinggi, yaitu 62Ni.[5] Namun, karena rincian cara nukleosintesis bekerja, 56Fe adalah titik akhir yang lebih umum dari rantai fusi di dalam bintang yang sangat masif dan karena itu lebih umum di alam semesta, dibandingkan dengan logam lain, termasuk 62Ni, 58Fe dan 60Ni, yang semuanya memiliki energi pengikatan yang sangat tinggi.
Besi-57
[sunting | sunting sumber]Besi-57 banyak digunakan dalam spektroskopi Mössbauer dan spektroskopi getaran resonansi inti yang terkait karena variasi energi alami yang rendah dari transisi nuklir sebesar 14,4 keV.[6] Transisi itu terkenal karena digunakan untuk membuat pengukuran definitif pertama mengenai pergeseran merah gravitasional dalam eksperimen Pound-Rebka di tahun 1960.[7]
Besi-60
[sunting | sunting sumber]Besi-60 adalah sebuah isotop besi dengan waktu paruh 2,6 juta tahun,[8][9] tetapi diperkirakan sampai tahun 2009 memiliki waktu paruh 1,5 juta tahun. Ia mengalami peluruhan beta menjadi 60Co, yang kemudian meluruh dengan waktu paruh sekitar 5 tahun menjadi 60Ni yang stabil. Jejak 60Fe telah ditemukan dalam beberapa sampel bulan.
Dalam fase meteorit Semarkona dan Chervony Kut, korelasi antara konsentrasi 60Ni, isotop cucu dari 60Fe, dan kelimpahan isotop besi yang stabil dapat ditemukan, yang merupakan bukti keberadaan 60Fe pada saat pembentukan sistem Tata Surya. Kemungkinan energi yang dilepaskan oleh peluruhan 60Fe turut berkontribusi, bersama dengan energi yang dilepaskan oleh peluruhan radionuklida 26Al, pada peleburan kembali dan diferensiasi asteroid setelah pembentukannya 4,6 miliar tahun yang lalu. Kelimpahan 60Ni yang ada dalam materi luar angkasa juga dapat memberikan wawasan lebih lanjut tentang asal usul Tata Surya dan sejarah awalnya.
60Fe yang ditemukan dalam fosil bakteri di sedimen dasar laut menunjukkan adanya supernova di sekitar Tata Surya sekitar 2 juta tahun yang lalu.[10][11] 60Fe juga ditemukan dalam sedimen dari 8 juta tahun yang lalu.[12]
Pada tahun 2019, para peneliti menemukan 60Fe antarbintang di Antarktika, yang mereka hubungkan dengan Awan Antarbintang Lokal.[13]
Referensi
[sunting | sunting sumber]- ^ Meija, J.; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". Pure Appl. Chem. 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
- ^ a b c Bikit, I.; Krmar, M.; Slivka, J.; Vesković, M.; Čonkić, Lj.; Aničin, I. (1998). "New results on the double β decay of iron". Physical Review C. 58 (4): 2566–2567. Bibcode:1998PhRvC..58.2566B. doi:10.1103/PhysRevC.58.2566.
- ^ N. Dauphas; O. Rouxel (2006). "Mass spectrometry and natural variations of iron isotopes". Mass Spectrometry Reviews. 25 (4): 515–550. Bibcode:2006MSRv...25..515D. doi:10.1002/mas.20078. PMID 16463281.
- ^ Wang, M.; Audi, G.; Wapstra, A.H.; Kondev, F.G.; MacCormick, M.; Xu, X.; Pfeiffer, B. (2012). "The Ame2012 atomic mass evaluation". Chinese Physics C. 36 (12): 1603–2014. Bibcode:2012ChPhC..36....3M. doi:10.1088/1674-1137/36/12/003.
- ^ Fewell, M. P. (1995). "The atomic nuclide with the highest mean binding energy". American Journal of Physics. 63 (7): 653. Bibcode:1995AmJPh..63..653F. doi:10.1119/1.17828.
- ^ R. Nave. "Mossbauer Effect in Iron-57". HyperPhysics. Georgia State University. Diakses tanggal 4 Juli 2022.
- ^ Pound, R. V.; Rebka Jr. G. A. (April 1, 1960). "Apparent weight of photons". Physical Review Letters. 4 (7): 337–341. Bibcode:1960PhRvL...4..337P. doi:10.1103/PhysRevLett.4.337
.
- ^ Rugel, G.; Faestermann, T.; Knie, K.; Korschinek, G.; Poutivtsev, M.; Schumann, D.; Kivel, N.; Günther-Leopold, I.; Weinreich, R.; Wohlmuther, M. (2009). "New Measurement of the 60Fe Half-Life". Physical Review Letters. 103 (7): 72502. Bibcode:2009PhRvL.103g2502R. doi:10.1103/PhysRevLett.103.072502. PMID 19792637.
- ^ "Eisen mit langem Atem". scienceticker. 27 Agustus 2009. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2018-02-03. Diakses tanggal 2022-07-04.
- ^ Belinda Smith (9 Agustus 2016). "Ancient bacteria store signs of supernova smattering". Cosmos.
- ^ Peter Ludwig; et al. (16 Agustus 2016). "Time-resolved 2-million-year-old supernova activity discovered in Earth's microfossil record". PNAS. 113 (33): 9232–9237. arXiv:1710.09573
. Bibcode:2016PNAS..113.9232L. doi:10.1073/pnas.1601040113
. PMC 4995991
. PMID 27503888.
- ^ Colin Barras (14 Oktober 2017). "Fires may have given our evolution a kick-start". New Scientist. 236 (3147): 7. Bibcode:2017NewSc.236....7B. doi:10.1016/S0262-4079(17)31997-8.
- ^ Koll, Dominik; et., al. (2019). "Interstellar 60Fe in Antarctica". Physical Review Letters. 123 (7): 072701. Bibcode:2019PhRvL.123g2701K. doi:10.1103/PhysRevLett.123.072701. PMID 31491090.
- Massa isotop dari:
- Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties", Nuclear Physics A, 729: 3–128, Bibcode:2003NuPhA.729....3A, doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001
- Komposisi isotop dan massa atom standar dari:
- de Laeter, John Robert; Böhlke, John Karl; De Bièvre, Paul; Hidaka, Hiroshi; Peiser, H. Steffen; Rosman, Kevin J. R.; Taylor, Philip D. P. (2003). "Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 75 (6): 683–800. doi:10.1351/pac200375060683
.
- Wieser, Michael E. (2006). "Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 78 (11): 2051–2066. doi:10.1351/pac200678112051
.
- de Laeter, John Robert; Böhlke, John Karl; De Bièvre, Paul; Hidaka, Hiroshi; Peiser, H. Steffen; Rosman, Kevin J. R.; Taylor, Philip D. P. (2003). "Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 75 (6): 683–800. doi:10.1351/pac200375060683
- "News & Notices: Standard Atomic Weights Revised". International Union of Pure and Applied Chemistry. 19 Oktober 2005.
- Data waktu paruh, spin, dan isomer dipilih dari sumber-sumber berikut.
- Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties", Nuclear Physics A, 729: 3–128, Bibcode:2003NuPhA.729....3A, doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001
- National Nuclear Data Center. "NuDat 2.x database". Laboratorium Nasional Brookhaven.
- Holden, Norman E. (2004). "11. Table of the Isotopes". Dalam Lide, David R. CRC Handbook of Chemistry and Physics (edisi ke-85). Boca Raton, Florida: CRC Press. ISBN 978-0-8493-0485-9.
Bacaan lebih lanjut
[sunting | sunting sumber]- J. M. Nielsen (1960). The Radiochemistry of Iron (PDF). Akademi Sains Nasional/Dewan Riset Nasional.