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Isótopos de ferro

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O ferro tem quatro isótopos naturais: o 54Fe, 56Fe, 57Fe e o 58Fe, com uma abundância de 5,845%, 91,754%, 2,119% e 0,282% respectivamente. Além disso, o 54Fe é um isótopo possivelmente radioativo com um meia-vida superior a 3,1×1022 anos. São conhecidos 24 radioisótopos cujas meias-vidas são apresentadas mais adiante numa tabela.

Grande parte do trabalho que tem sido realizado na medição da composição isotópica do ferro tem se concentrado em determinar as variações do 60Fe devido aos processos que acompanham a nucleossíntese (p.ex.: em estudos de meteoritos) e na formação de minerais. Na última década, entretanto, os avanços na tecnologia de espectrometria de massa tem permitido a detecção e quantificação das variações de origem natural nas razões dos isótopos estáveis do ferro. Muito deste trabalho tem sido dirigido pelas comunidades de geociência e de ciência planetária, ainda que as aplicações aos sistemas biológicos e industriais estejam começando a surgir.[1]

Massa atômica padrão: 55.845(2) u

Ferro-56

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O isótopo 56Fe é aquele com menor massa em núcleons, 930,412 MeV/c2, ainda não o isótopo com mais alta energia de ligação nuclear por núcleon, o qual é o níquel-62.[2] Entretanto, devido a detalhes de como funciona a nucleossíntese, 56Fe é um objetivo mais comum das cadeias de fusão dentro das estrelas muito massivas e portanto é mais frequente no universo, em comparação com outros metais, incluindo 62Ni, 58Fe e 60Ni, todos os quais tem uma energia de ligação muito alta.

Ferro-57

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O isótopo 57Fe é amplamente utilizado na espectroscopia Mössbauer, devido à escassa variação natural na energia de transição nuclear.[3]

Ferro-60

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O isótopo 60 Fe tem uma meia-vida de 2,6 milhões de anos,[4][5] mas até 2009 se pensava que teria uma meia-vida de 1,5 milhão de anos. Decai mediante desintegração beta a cobalto-60. É possível que a energia liberada pela desintegração de 60Fe tenha contribuído, junto com a energia liberada pela desintegração do radioisótopo 26Al, pela refusão e diferenciação dos asteroides depois que se formaram há 4600 milhões de anos.[6][7] A abundância de 60Ni presente em material extraterrestre pode também fornecer mais pistas sobre a origem do sistema solar e sua história primordial.[8]

Tabela

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símbolo
do nuclídeo 		Z(p) N(n)  
massa isotópica (u)
  		meia-vida método(s) de
decaimento[n 1] 		isótopo(s)
filho(s)[n 2] 		spin
nuclear 		Composição
isótopica
representativa
(fração molar)
 faixa de variação
natural
(fração molar)
energia de excitação
45Fe 26 19 45.01458(24)# 4.9(15) ms
[3.8(+20-8) ms] 		p 44Mn 3/2+#
2p 43Cr
46Fe 26 20 46.00081(38)# 9(4) ms
[12(+4-3) ms] 		β+ (>99.9%) 46Mn 0+
β+, p (<.1%) 45Cr
47Fe 26 21 46.99289(28)# 21.8(7) ms β+ (>99.9%) 47Mn 7/2-#
β+, p (<.1%) 46Cr
48Fe 26 22 47.98050(8)# 44(7) ms β+ (96.41%) 48Mn 0+
β+, p (3.59%) 47Cr
49Fe 26 23 48.97361(16)# 70(3) ms β+, p (52%) 48Cr (7/2-)
β+ (48%) 49Mn
50Fe 26 24 49.96299(6) 155(11) ms β+ (>99.9%) 50Mn 0+
β+, p (<.1%) 49Cr
51Fe 26 25 50.956820(16) 305(5) ms β+ 51Mn 5/2-
52Fe 26 26 51.948114(7) 8.275(8) h β+ 52Mn 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 TI 53Fe 19/2-
54Fe 26 28 53.9396105(7) Aparentemente estável[n 3] 0+ 0.05845(35) 0.05837-0.05861
54mFe 6526.9(6) keV 364(7) ns 10+
55Fe 26 29 54.9382934(7) 2.737(11) a CE 55Mn 3/2-
56Fe[n 4] 26 30 55.9349375(7) Estável 0+ 0.91754(36) 0.91742-0.91760
57Fe 26 31 56.9353940(7) Estável 1/2- 0.02119(10) 0.02116-0.02121
58Fe 26 32 57.9332756(8) Estável 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 a β- 60Co 0+
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-)
66Fe 26 40 65.94678(32) 440(40) ms β- (>99.9%) 66Co 0+
β-, n (<.1%) 65Co
67Fe 26 41 66.95095(45) 394(9) ms β- (>99.9%) 67Co 1/2-#
β-, n (<.1%) 66Co
67mFe 367(3) keV 64(17) µs (5/2-)
68Fe 26 42 67.95370(75) 187(6) ms β- (>99.9%) 68Co 0+
β-, n 67Co
69Fe 26 43 68.95878(54)# 109(9) ms β- (>99.9%) 69Co 1/2-#
β-, n (<.1%) 68Co
70Fe 26 44 69.96146(64)# 94(17) ms 0+
71Fe 26 45 70.96672(86)# 30# ms
[>300 ns] 		7/2+#
72Fe 26 46 71.96962(86)# 10# ms
[>300 ns] 		0+
  1. ↑ Abreviações:
    CE: Captura eletrônica
    TI: Transição isomérica
  2. ↑ Em negrito para os isótopos estáveis
  3. ↑ Acredita-se que decaia β+ a 54Cr com uma meia-vida de mais de 3,1 × 1022 a
  4. ↑ Menor massa por núcleo de todos os radionuclídeos, produto final da nucleossíntese estelar

Referências

  1. ↑ N. Dauphas, O. Rouxel (2006). «Mass spectrometry and natural variations of iron isotopes». Mass Spectrometry Reviews. 25: 515–550 
  2. ↑ Fewell, M. P.. The atomic nuclide with the highest mean binding energy. American Journal of Physics 63 (7): 653-58. . URL:http://adsabs.harvard.edu/abs/1995AmJPh..63..653F. Accessed: 2011-03-22.
  3. ↑ R. Nave. «Mossbauer Effect in Iron-57». HyperPhysics. Georgia State University. Consultado em 13 de outubro de 2009 
  4. ↑ «New Measurement of the 60Fe Half-Life». Physical Review Letters. 103. 72502 páginas. Bibcode:2009PhRvL.103g2502R. doi:10.1103/PhysRevLett.103.072502 
  5. ↑ «Eisen mit langem Atem». Cópia arquivada em 3 de fevereiro de 2018 
  6. ↑ Pedro Oliveira; The Elements; PediaPress. - books.google.com.br
  7. ↑ Alex N. Halliday; Early Earth: The Origin of the Earth - What's New?]; ELEMENTS, August 2006, v. 2, p. (4): 205-210, doi:10.2113/gselements.2.4.205 - Abstract, PDF
  8. ↑ Harry Y. McSween, Jr, Gary R. Huss; Cosmochemistry; Cambridge University Press, 2010. - books.google.com.br
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