نظائر الحديد

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث

للحديد (Fe) ثمانية وعشرون نظيراً معروفاً، تتراوح أعداد الكتلة لها بين 45 و 72، منها أربعة نظائر مستقرة وهي حديد-54 54Fe و حديد-56 56Fe و حديد-57 57Fe و حديد-58 58Fe. من بين هذه النظائر المستقرة يعد النظير حديد-56 أكثرها وفرة طبيعية إذ يشكل 91.754% من عنصر الحديد في الأرض، يليه النظير حديد-54 والذي يشكل 5.845%. للنظيرين حديد-57 و حديد-58 وفرة طبيعية قليلة نسبياً وهي 2.119% و 0.282%، على الترتيب. هنالك نظير شبه مستقر للحديد وهو النظير حديد-60 60Fe والذي يبلغ عمر النصف له حوالي 2.6×106 سنة، لكنه نادر الوجود. هنالك أربع وعشرون نظيراً مشعاً للحديد مع وجود ستة متماكبات نووية.

إن لتحديد نسبة نظائر الحديد أهمية كبيرة في مجال علم الكواكب وعلوم الأرض، بالإضافة إلى مجالات أخرى في علوم الحياة والصناعة.[1]

حديد-54[عدل]

يعد النظير حديد-54 من النظائر المستقرة للحديد على الرغم من أنه لوحظ له اضمحلال إشعاعي ولكن بعمر نصف طويل وهو 3.1x1022 سنة، حيث يضمحل إلى الكروم-54.

حديد-55[عدل]

إن النظير حديد-55 هو أحد النظائر المشعة للحديد، تتألف نواته من 26 بروتون و 29 نيوترون. يضمحل هذا النظير عن طريق اصطياد إلكترون إلى منفنيز-55 بعمر نصف 2.737 سنة.[2] ينتج عن هذا الاضمحلال طاقة على شكل أشعة سينية، من أجل ذلك يستخدم النظير حديد-55 في العديد من التطبيقات العلمية لإنتاج الأشعة السينية في دراسة البلورات بالأشعة السينية وكمصدر لإلكترونات أوجيه.

تمتاز الأشعة السينية من النمط كي-ألفا K\alpha الصادرة بأنها أحادية اللون وبأنها تستمر لفترة طويلة لعدة سنوات.[3] ونظراً لعدم الحاجة إلى وجود تيار كهربائي لإصدار هذه الأشعة، لذلك فإن خاصية الإصدار هذه تعد مثالية للتطبيق في أجهزة الأشعة السينية المحمولة، مثل أجهزة تألق الأشعة السينية. [4]

إنه من المخطط استعمال النظير حديد-55 من قبل وكالة الفضاء الأوروبية كمصدر للأشعة السينية ولتألق الأشعة السينية في مهمة إكسو مارس عام 2018.[5][6][7]

تستخدم إلكترونات أوجيه الصادرة عن عملية الاضمحلال في كاشف اصطياد الإلكترون وذلك في الاستشراب الغازي (كروماتوغرافيا غازية)، إذ أن الإلكترونات الصدارة من مصادر نيكل-63 تنتج من اضمحلال بيتا.[3]

حديد-56[عدل]

يعد النظير حديد-56 أكثر نظائر الحديد من حيث الوفرة الطبيعية حيث يشكل 91.754% من عنصر الحديد على الأرض. تعد طاقة الارتباط للنويات في نواة حديد-56 عالية (8.8 ميغا إلكترون فولت لكل نوية) جاعلة من نواة النظير حديد-56 واحدة من أكثر النوى ارتباطاً.[8]

حديد-57[عدل]

يستخدم النظير حديد-57 57Fe بشكل واسع في مطيافية موسباور نتيجة لانخفاض التفاوت الطبيعي للطاقة أثناء الانتقال النووي.[9]

حديد-60[عدل]

يعد النظير حديد-60 من النظائر المشعة النادرة للحديد، والذي يتميز بأن له عمر نصف حوالي 2.6 مليون سنة،[10][11] حيث يضمحل إلى كوبالت-60 عبر اضمحلال بيتا.

جدول النظائر[عدل]

الرمز Z(ب) N(ن) كتلة النظير (u) عمر النصف نمط
الاضمحلال[12]
ناتج
الاضمحلال[n 1]
لف
مغزلي
تركيب
النظائر
التمثيلي
(كسر مولي)
مجال التفاوت
الطبيعي
(كسر مولي)
طاقة التنشيط
45Fe 26 19 45.01458 1.89 ثانية
β+ 30% 45Mn 3/2+#
2p 70% 43Cr
46Fe 26 20 46.00081 9 ميلي ثانية
[12 ميلي ثانية]
β+ >99.9% 46Mn 0+
β+, p <0.1% 45Cr
47Fe 26 21 46.99289 21.8 ميلي ثانية β+ >99.9% 47Mn 7/2-#
β+, p <0.1% 46Cr
48Fe 26 22 47.98050 44 ميلي ثانية β+ 96.41% 48Mn 0+
β+, p 3.59% 47Cr
49Fe 26 23 48.97361 70 ميلي ثانية β+, p 52% 48Cr (7/2-)
β+ 48% 49Mn
50Fe 26 24 49.96299 155 ميلي ثانية β+ >99.9% 50Mn 0+
β+, p <0.1% 49Cr
51Fe 26 25 50.956820 305 ميلي ثانية β+ 51Mn 5/2-
52Fe 26 26 51.948114 8.275 ساعة β+ 52Mn 0+
52mFe 6.81 ميغا إلكترون فولت 45.9 ثانية β+ 52Mn (12+)#
53Fe 26 27 52.9453079 8.51 دقيقة β+ 53Mn 7/2-
53mFe 3040.4 كيلو إلكترون فولت 2.526 دقيقة IT 53Fe 19/2-
54Fe 26 28 53.9396105 مستقر[n 2] 0+ 0.05845 0.05837-

0.05861

54mFe 6526.9 كيلو إلكترون فولت 364 نانو ثانية 10+
55Fe 26 29 54.9382934 2.737 سنة EC 55Mn 3/2-
56Fe [n 3] 26 30 55.9349375 مستقر 0+ 0.91754 0.91742-

0.91760

57Fe 26 31 56.9353940 مستقر 1/2- 0.02119 0.02116-

0.02121

58Fe 26 32 57.9332756 مستقر 0+ 0.00282 0.00281-

0.00282

59Fe 26 33 58.9348755 44.495 يوم β- 59Co 3/2-
60Fe 26 34 59.934072 2.6×106 سنة β- 60Co 0+ نادر
61Fe 26 35 60.936745 5.98 دقيقة β- 61Co 3/2-,5/2-
61mFe 861 كيلو إلكترون فولت 250 نانو ثانية 9/2+#
62Fe 26 36 61.936767 68 ثانية β- 62Co 0+
63Fe 26 37 62.94037 6.1 ثانية β- 63Co (5/2)-
64Fe 26 38 63.9412 2.0 ثانية β- 64Co 0+
65Fe 26 39 64.94538 1.3 ثانية β- 65Co 1/2-#
65mFe 364 كيلو إلكترون فولت 430 نانو ثانية (5/2-)
66Fe 26 40 65.94678 440 ميلي ثانية β- >99.9% 66Co 0+
β-, n <0.1% 65Co
67Fe 26 41 66.95095 394 ميلي ثانية β- >99.9% 67Co 1/2-#
β-, n <0.1% 66Co
67mFe 367 كيلو إلكترون فولت 64 ميكرو ثانية (5/2-)
68Fe 26 42 67.95370 187 ميلي ثانية β- >99.9% 68Co 0+
β-, n 67Co
69Fe 26 43 68.95878 109 ميلي ثانية β- >99.9% 69Co 1/2-#
β-, n <0.1% 68Co
70Fe 26 44 69.96146 94 ميلي ثانية 0+
71Fe 26 45 70.96672 30# ميلي ثانية
[>300 نانو ثانية]
7/2+#
72Fe 26 46 71.96962 10# ميلي ثانية
[>300 نانو ثانية]
0+
  1. ^ النظائر المستقرة بالخط الغليظ
  2. ^ من المعتقد أنه يخضع لاضمحلال β+β+ إلى 54Cr بعمر نصف أكبر من 3.1×1022 سنة
  3. ^ يعد المنتج النهائي لعملية التخليق النووي

المصادر[عدل]

المراجع[عدل]

  1. ^ N. Dauphas, O. Rouxel (2006). "Mass spectrometry and natural variations of iron isotopes". Mass Spectrometry Reviews 25 (4): 515–550. doi:10.1002/mas.20078. PMID 16463281. 
  2. ^ Georges، Audi (2003). "The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties". Nuclear Physics A (Atomic Mass Data Center) 729: 3–128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. 
  3. ^ أ ب Preuss، Luther E. (1966). "Demonstration of X-ray Diffraction by LiF using the Mn Kα X-rays Resulting From 55Fe decay". Applied Physics Letters 9 (4): 159. Bibcode:1966ApPhL...9..159P. doi:10.1063/1.1754691. 
  4. ^ Himmelsbach, B. Toxic Materials in the Atmosphere, Sampling and Analysis. ISBN 978-0-8031-0603-1. 
  5. ^ "The ESA-NASA ExoMars Programme Rover, 2018". ESA. اطلع عليه بتاريخ 2010-03-12. 
  6. ^ "The ExoMars instrument suite". ESA. اطلع عليه بتاريخ 2010-03-12. 
  7. ^ Marinangeli, L.; Hutchinson, I.; Baliva, A.; Stevoli, A.; Ambrosi, R.; Critani, F.; Delhez, R.; Scandelli, L.; Holland, A.; Nelms, N.; Mars-Xrd Team(March 12–16, 2007). "An European XRD/XRF Instrument for the ExoMars Mission"in 38th Lunar and Planetary Science Conference.. 
  8. ^ Nuclear Binding Energy
  9. ^ R. Nave. "Mossbauer Effect in Iron-57". HyperPhysics. Georgia State University. اطلع عليه بتاريخ 2009-10-13. 
  10. ^ 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. 
  11. ^ "Eisen mit langem Atem". 
  12. ^ http://www.nucleonica.net/unc.aspx