Isotop besi

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] 56}Fe 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).

Isotop utama besi

Iso­top Peluruhan kelim­pahan waktu paruh (t1/2) mode pro­duk 54Fe 5,85% stabil 55Fe sintetis 2,73 thn ε 55Mn 56Fe 91,75% stabil 57Fe 2,12% stabil 58Fe 0,28% stabil 59Fe sintetis 44,6 hri β− 59Co 60Fe renik 2,6×106 thn β− 60Co
Berat atom standar Ar°(Fe)	55,845±0,002 55,845±0,002 (diringkas)[1]
lihat bicara sunting

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

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:  view

1. ^mFe – Isomer nuklir tereksitasi.
2. ( ) – Ketidakpastian (1σ) diberikan dalam bentuk ringkas dalam tanda kurung setelah digit terakhir yang sesuai.
3. # – 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).
4. # – Nilai yang ditandai # tidak murni berasal dari data eksperimen, tetapi setidaknya sebagian dari tren nuklida tetangga (trends of neighboring nuclides, TNN).
5. Mode peluruhan:

   EC:	Penangkapan elektron
   IT:	Transisi isomerik
   n:	Emisi neutron
   p:	Emisi proton

6. Simbol tebal sebagai anak – Produk anak stabil.
7. ( ) nilai spin – Menunjukkan spin dengan argumen penempatan yang lemah.
8. Diyakini meluruh melalui β⁺β⁺ menjadi ⁵⁴Cr dengan waktu paruh lebih dari 4,4×10²⁰ a^[2]
9. 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

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

Artikel utama: Besi-56

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

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

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] 60}Fe 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

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. R. Nave. "Mossbauer Effect in Iron-57". HyperPhysics. Georgia State University. Diakses tanggal 4 Juli 2022.
7. 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 .
8. 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.
9. "Eisen mit langem Atem". scienceticker. 27 Agustus 2009. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2018-02-03. Diakses tanggal 2022-07-04.
10. Belinda Smith (9 Agustus 2016). "Ancient bacteria store signs of supernova smattering". Cosmos.
11. 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.
12. 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.
13. 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 .
• "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

• J. M. Nielsen (1960). The Radiochemistry of Iron (PDF). Akademi Sains Nasional/Dewan Riset Nasional.