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鉄の同位体

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天然の(Fe)は4種の同位体からなり、その存在比は、半減期3.1×1022年以上の54Feが5.845%、安定同位体56Feが91.754%、57Feが2.119%、58Feが0.282%である。60Feは半減期が260万年の消滅放射性核種である。ただし、60Feは2009年まで半減期が150万年とされていた。

鉄の同位体構成を計測する過去の研究の多くは、宇宙の元素合成(隕石研究)と鉱床形成に起因する60Feの変化の測定に集中したが、最近10年間の質量分析技術の進歩によって、鉄の安定同位体比の微小な割合変化を検出・定量化することが可能になった。この研究の多くは地球惑星科学分野でなされているが、生物学や産業システムでの応用もされ始めている[1]

56Feは核子当たりの質量が最も小さい原子である。そのため、最も安定な原子核であり核分裂反応核融合もせずエネルギーを放出しないと誤解されるが、核子当たりの結合エネルギーが最大となるのは62Niと58Feの2核種である。しかし、56Feは核反応において軽い核種から容易に作り出すことができるため、大質量星内部の元素合成の終点であり、宇宙空間では他の金属と比較してもより一般的である。

隕石SemarkonaChervony Kut中の60Ni(60Feの崩壊生成物)と鉄の安定同位体の存在度の相関から、太陽系形成時の60Feの存在が明らかになった。おそらく微惑星の形成時、60Feの崩壊熱は26Alの崩壊熱とともに、微惑星の再溶融と分化に寄与したものと考えられる。

安定同位体のうち57Feだけが核スピン(-1/2)を有する。このため、57Feはメスバウアー効果の試料として最も用いられる。59Fe(半減期44.495日)は、鉄動態検査に用いられている。

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  • #でマークされた値は、全てが純粋に実験値から算出されたものではなく、一部体系的な傾向から導き出された推定値を含んでいる。明確なデータが得られていない核スピンに関しては、かっこ書きで表記している。
  • 数値の最後にかっこ書きで表記しているのは、その値の誤差を示している。誤差の値は、同位体の構成と標準の原子質量に関しては、IUPACが公表する誤差で表記しており、それ以外の値は、標準偏差を表記している。
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脚注

参考文献

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