Eisen-Isotope

Liste, Daten und Eigenschaften aller bekannten natürlichen und künstlichen Eisen-Isotope sowie radioaktive Zerfallsprodukte bzw. Zwischenprodukte.




Eisen

Unter Eisen-Isotope werden alle Atomkerne des chemischen Elements Eisen zusammengefasst; diese bestehen aus einem Atomkern mit 26 Protonen und im ungeladenen Zustand aus 26 Elektronen. Der Unterschied zwischen den einzelnen Eisenisotopen liegt in der Anzahl der Neutronen im Kern begründet.

 

Allgemeines

In der Natur treten die 4 stabilen Isotope Fe-54, Fe-56, Fe-57 und Fe-58 auf. Darüber hinaus sind 24 instabile Radionuklide und mehrere Kernisomere bekannt.

 

Natürliches Eisen
Isotopengemisch:
Fe-Isotop 54FeFe-Isotop 56FeFe-Isotop 57FeFe-Isotop 58Fe
Masse [u]:55,845(2)53,939609(3)55,934936(3)56,935393(3)57,933274(3)
Anteile:100 %5,845(105) %91,754(106) %2,119(29) %0,282(12) %

 

Eisen-57

Das Eisenisotop 57 weist besonders gute Eigenschaften in Bezug auf die Mößbauer-Spektroskopie auf. Für die Messungen werden Co-60-Quellen verwendet, aus denen mit einer Halbwertszeit von 280 Tagen durch Elektroneneinfang 57Fe-Kerne entstehen, die wiederum stufenweise unter Energieverlust zerfallen. Für die Mößbauer-Spektroskopie entscheidend ist hierbei der Übergang von einem Kernspin I = 3/2 in einen Grundzustand mit dem Kernspin I = 1/2 und der Übergangsenergie von 14,4 keV. In nicht angereicherten, natürlichen Proben ist das Fe-57-Isotop nur mit ca. 2 % enthalten.

 

Eisen-60

Die Halbwertszeit des Fe-60-Isotops wurde 2009 mit 2,6 Millionen Jahren neu bestimmt; bis dahin galt ein Wert von 1,5 Millionen Jahren [7, 8].

 

Isotopentabelle: Eisen

Isotop Z A N Name Nuklidmasse Zerfall (radioaktiver Zerfall) Spin μ AE Mehr A-Nuk
Nu Isotopenmasse Halbwertszeit Zerfallsart Anteil Energie I (h/2π) Info
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
45Fe264519Eisen-4545,01458(24)~0,00189 sβ+ zu 45Mn
p zu 44Mn
2p zu 43Cr
3/2+~AL 46Co
46Fe264620Eisen-4646,00081(38)~0,013 sβ+ zu 46Mn
β+, p zu 45Cr
21,3 %
78,7 %
0+AL 47Co
47Fe264721Eisen-4746,99289(28)~0,02187 sβ+ zu 47Mn
β+, p zu 46Cr
β+, 2p zu 45Cr
(7/2-)AL 48Co
48Fe264822Eisen-4847,98050(8)~0,0447 sβ+ zu 48Mn
β+, p zu 47Cr
96,4 %
3,6 %
0+AL 49Co
49Fe264923Eisen-4948,97361(16)~0,06473 sβ+ zu 49Mn
β+, p zu 48Cr
43,3 %
56,7 %
(7/2-)AL
50Fe265024Eisen-5049,96299(6)0,15511 sβ+ zu 50Mn
β+, p zu 49Cr
> 99,9 %
< 0,01 %
0+AL 50Co
51Fe265125Eisen-5150,956820(16)0,3055 sβ+ zu 51Mn8,02 MeV5/2-AL 51Co
52Fe265226Eisen-5251,948114(7)8,2758 hβ+ zu 52Mn0+AL 52Co
52mFe265226Eisen-52m51,948114(7)45,9(6) sβ+ zu 53Mn
Iso zu 52Fe
12+6958 keVAL
53Fe265327Eisen-5352,9453079(19)8,51(2) sβ+ zu 54Mn3,743 MeV7/2-AL 53Co
53mFe265327Eisen-53m52,9453079(19)2,54(2) minIso zu 53Fe19/2-3040,4 keVAL
54Fe265428Eisen-5453,939609(3)stabil0+AL 54Co
54Mn
54mFe265428Eisen-54m53,939609(3)364 ns10+6527 keVAL
55Fe265529Eisen-5554,9382934(7)2,744(9) aEE zu 55Mn0,23 MeV3/2-AL 55Co
56Fe265630Eisen-5655,934936(3)stabil0+AL 56Co
56Mn
57Fe265731Eisen-5756,935393(3)stabil1/2-+ 0,0906230AL 57Co
57Mn
58Fe265832Eisen-5857,933274(3)stabil0+AL 58Co
58Mn
59Fe265933Eisen-5958,9348755(8)44,495(9) dβ- zu 59Co1,565 MeV3/2-AL 59Mn
60Fe266034Eisen-6059,934072(4)2,62 × 106 aβ- zu 60Co0,237 MeV0+AL 60Mn
61Fe266135Eisen-6160,936745(21)5,98(6) minβ- zu 61Co3,98 MeV3/2-,5/2-AL 61Mn
61mFe266135Eisen-61m60,936745(21)0,25 μsIso zu 61Fe(9/2+)861 keVAL
62Fe266236Eisen-6261,936767(16)68 sβ- zu 62Co2,53 MeV0+AL 62Mn
63Fe266337Eisen-6362,94037(18)6,1(6) sβ- zu 63Co6,3 MeV(5/2)-AL 63Mn
64Fe266438Eisen-6463,9412(3)2,0(2) sβ- zu 64Co4,9 MeV0+AL 64Mn
65Fe266539Eisen-6564,94538(26)0,81(5) sβ- zu 65Co7,9 MeV(1/2-)AL 65Mn
65mFe266539Eisen-65m64,94538(26)0,43 μsIso zu 65Fe(3/2+)364 keVAL
66Fe266640Eisen-6665,94678(32)0,440(60) sβ- zu 66Co5,7 MeV0+AL 66Mn
67Fe266741Eisen-6766,95095(45)0,4 sβ- zu 67CoAL 67Mn
67mFe266741Eisen-67m66,95095(45)75 μsIso zu 67Fe(5/2-)387 keVAL
68Fe266842Eisen-6867,95370(75)0,187(6) sβ- zu 68Co0+AL 68Mn
69Fe266943Eisen-6968,95878(54)~0,17 sβ- zu 69Co1/2-~AL 69Mn
70Fe267044Eisen-7069,96146(64)~0,094 sβ- zu 70Co0+AL
71Fe267145Eisen-7170,96672(86)~0,028(5) sβ-
β-, n
7/2+~AL
72Fe267246Eisen-7271,96962(86)~> 150 nsβ-
β-, n
0+AL

 

Erläuterungen zu den einzelnen Spalten:

1 - Symbol mit Nukleonenzahl.
2 - Z = Anzahl der Protonen (Ordnungszahl).
3 - Massenzahl A.
4 - N = Anzahl der Neutronen.
5 - Bezeichnung des Eisen-Isotops.
6 - Relative Nuklidmasse bzw. Atomgewicht des Eisen-Nuklids bezogen auf 12C = 12,00000 [2].
7 - Zerfall: Halbwertszeiten des Eisen-Isotops mit a = Jahre; ; d = Tage; h = Stunden; min = Minuten; s = Sekunden.
8 - Zerfall: Zerfallsart in die jeweiligen Tochternuklide mit n = Neutronenemission; p = Protonenemission; α = Alpha-Zerfall; ß- = Beta-Minus-Zerfall unter Elektronenemission; EE = Elektroneneinfang; ß+ = Positronenemission; ε = ß+ und/oder EE; Iso = Isomerieübergang; CZ = Cluster-Zerfall; SZ = Spontanzerfall.
9 - Zerfall: Zerfallsart in Prozent (%).
10 - Zerfall: Zerfallsenergie; Partikelenergie bezogen auf Zerfallsart.
11 - Kernspin I, Einheit: h/2π.
12 - Kernmagnetisches Moment μmag.
13 - AE = Anregungsenergie für metastabile Kerne.
14 - Sonstige Informationen und Hinweise: AL = Weitere Niveaus, so genannte Adopted Levels (Verlinkung auf externe Daten [1]).
15 - Ausgangsnuklide: Mögliche, angenommene oder tatsächliche Ausgangs-Nuklide (Mutternuklide, Elternnuklide). Die entsprechenden Zerfalls-Modi sind gegebenenfalls bei den jeweiligen Ausgangsnukliden zu finden.

Sonstige:

()- Eingeklammerte Ziffern: Unsicherheit zur Darstellung der Streubreite des angegebenen Wertes.
~ - Theoretische Werte oder systematische Trends.
  - ungelistet-: Nuklide, die in der Literatur bereits erwänhnt wurden, aber aus irgendwelchen Gründen in den aktuellen Nuklidtabellen nicht mehr zu finden sind, weil sich deren Entdeckung z. B. nicht bestätigt hat.

 

NMR-aktive Eisen-Nuklide

Nuklid Natürlicher Spin Kernmagnetisches Gyromagnetisches Quadrupol Resonanz- Relative Empfindlichkeit Anmerkung
Symbol Anteil Moment Verhältnis Moment frequenz bezogen auf 1H = 1,000
in % I μ/μN 107 rad T-1 s-1 Q fm-2 v0 bei 1 T H0 = const. v0 = const.
57Fe2,119(29) %1/2-+ 0,09062300,8661+ 161,38160,000030,0324

 

Strahlenschutz

Für den Umgang mit den Radionukliden des Eisens gelten gemäß Strahlenschutzverordnung (StrlSchV 2001) folgende Werte (Spalten 1 bis 7):

Symbol Nuklid Freigrenze HRQ-Schwelle OFK Tochternuklide Radiotoxizitätsklasse Halbwertszeit Biologische Kritische
Aktivität Spezifische
Aktivität
im Gleichgewicht lt. StrlSchV Halbwertszeit Organe
52FeFe-52106 Bq10 Bq/g3 × 109 Bq102 Bq/cm28,3 Stunden
55FeFe-55106 Bq104 Bq/g4 × 1011 Bq102 Bq/cm22,7 Jahre
59FeFe-59106 Bq10 Bq/g9 × 109 Bq1 Bq/cm245,1 Tage
60FeFe-60+105 Bq102 Bq/gCo-60m100000 Jahre

([[HRQ]] = Hochradioaktive Quellen; OFK = Oberflächenkontamination)

 

Kernisobare Nuklide des Eisens

Zu den Eisenkernen [[isobare]] Nuklide befinden sich in der jeweiligen Tabellenzeile; Z = Ordnungszahl; A = Nukleonenzahl (Massenzahl).

 

Z:1516171819202122232425262728293031323334353637
APSClArKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrRb
4545P45S45Cl45Ar45K45Ca45Sc45Ti45V45Cr45Mn45Fe
4646P46S46Cl46Ar46K46Ca46Sc46Ti46V46Cr46Mn46Fe46Co
4747S47Cl47Ar47K47Ca47Sc47Ti47V47Cr47Mn47Fe47Co
4848S48Cl48Ar48K48Ca48Sc48Ti48V48Cr48Mn48Fe48Co48Ni
4949S49Cl49Ar49K49Ca49Sc49Ti49V49Cr49Mn49Fe49Co49Ni
5050Cl50Ar50K50Ca50Sc50Ti50V50Cr50Mn50Fe50Co50Ni
5151Cl51Ar51K51Ca51Sc51Ti51V51Cr51Mn51Fe51Co51Ni
5252Ar52K52Ca52Sc52Ti52V52Cr52Mn52Fe52Co52Ni
5353Ar53K53Ca53Sc53Ti53V53Cr53Mn53Fe53Co53Ni53Cu
5454K54Ca54Sc54Ti54V54Cr54Mn54Fe54Co54Ni54Cu54Zn
5555K55Ca55Sc55Ti55V55Cr55Mn55Fe55Co55Ni55Cu55Zn
5656K56Ca56Sc56Ti56V56Cr56Mn56Fe56Co56Ni56Cu56Zn
5757Ca57Sc57Ti57V57Cr57Mn57Fe57Co57Ni57Cu57Zn
5858Ca58Sc58Ti58V58Cr58Mn58Fe58Co58Ni58Cu58Zn
5959Sc59Ti59V59Cr59Mn59Fe59Co59Ni59Cu59Zn59Ga
6060Sc60Ti60V60Cr60Mn60Fe60Co60Ni60Cu60Zn60Ga60Ge
6161Sc61Ti61V61Cr61Mn61Fe61Co61Ni61Cu61Zn61Ga61Ge
6262Ti62V62Cr62Mn62Fe62Co62Ni62Cu62Zn62Ga62Ge62As
6363Ti63V63Cr63Mn63Fe63Co63Ni63Cu63Zn63Ga63Ge63As
6464V64Cr64Mn64Fe64Co64Ni64Cu64Zn64Ga64Ge64As
6565V65Cr65Mn65Fe65Co65Ni65Cu65Zn65Ga65Ge65As65Se
6666V66Cr66Mn66Fe66Co66Ni66Cu66Zn66Ga66Ge66As66Se66Br
6767Cr67Mn67Fe67Co67Ni67Cu67Zn67Ga67Ge67As67Se67Br
6868Cr68Mn68Fe68Co68Ni68Cu68Zn68Ga68Ge68As68Se68Br
6969Mn69Fe69Co69Ni69Cu69Zn69Ga69Ge69As69Se69Br69Kr
7070Fe70Co70Ni70Cu70Zn70Ga70Ge70As70Se70Br70Kr
7171Fe71Co71Ni71Cu71Zn71Ga71Ge71As71Se71Br71Kr71Rb
7272Fe72Co72Ni72Cu72Zn72Ga72Ge72As72Se72Br72Kr72Rb

 

Kernisotone Nuklide des Eisens

Zu den Eisen-Kernen [[isotone]] Nuklide befinden sich in der jeweiligen Tabellenzeile; N = Anzahl der Neutronen.

Z:91011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647
NFNeNaMgAlSiPSClArKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrRbSrYZrNbMoTcRuRhPdAg
1928F29Ne30Na31Mg32Al33Si34P35S36Cl37Ar38K39Ca40Sc41Ti42V43Cr44Mn45Fe46Co
2029F30Ne31Na32Mg33Al34Si35P36S37Cl38Ar39K40Ca41Sc42Ti43V44Cr45Mn46Fe47Co48Ni
2130F31Ne32Na33Mg34Al35Si36P37S38Cl39Ar40K41Ca42Sc43Ti44V45Cr46Mn47Fe48Co49Ni
2231F32Ne33Na34Mg35Al36Si37P38S39Cl40Ar41K42Ca43Sc44Ti45V46Cr47Mn48Fe49Co50Ni
2333Ne34Na35Mg36Al37Si38P39S40Cl41Ar42K43Ca44Sc45Ti46V47Cr48Mn49Fe50Co51Ni
2434Ne35Na36Mg37Al38Si39P40S41Cl42Ar43K44Ca45Sc46Ti47V48Cr49Mn50Fe51Co52Ni53Cu54Zn
2536Na37Mg38Al39Si40P41S42Cl43Ar44K45Ca46Sc47Ti48V49Cr50Mn51Fe52Co53Ni54Cu55Zn
2637Na38Mg39Al40Si41P42S43Cl44Ar45K46Ca47Sc48Ti49V50Cr51Mn52Fe53Co54Ni55Cu56Zn
2739Mg40Al41Si42P43S44Cl45Ar46K47Ca48Sc49Ti50V51Cr52Mn53Fe54Co55Ni56Cu57Zn
2840Mg41Al42Si43P44S45Cl46Ar47K48Ca49Sc50Ti51V52Cr53Mn54Fe55Co56Ni57Cu58Zn59Ga60Ge
2942Al43Si44P45S46Cl47Ar48K49Ca50Sc51Ti52V53Cr54Mn55Fe56Co57Ni58Cu59Zn60Ga61Ge62As
3043Al44Si45P46S47Cl48Ar49K50Ca51Sc52Ti53V54Cr55Mn56Fe57Co58Ni59Cu60Zn61Ga62Ge63As
3146P47S48Cl49Ar50K51Ca52Sc53Ti54V55Cr56Mn57Fe58Co59Ni60Cu61Zn62Ga63Ge64As65Se66Br
3248S49Cl50Ar51K52Ca53Sc54Ti55V56Cr57Mn58Fe59Co60Ni61Cu62Zn63Ga64Ge65As66Se67Br
3349S50Cl51Ar52K53Ca54Sc55Ti56V57Cr58Mn59Fe60Co61Ni62Cu63Zn64Ga65Ge66As67Se68Br69Kr
3451Cl52Ar53K54Ca55Sc56Ti57V58Cr59Mn60Fe61Co62Ni63Cu64Zn65Ga66Ge67As68Se69Br70Kr71Rb
3553Ar54K55Ca56Sc57Ti58V59Cr60Mn61Fe62Co63Ni64Cu65Zn66Ga67Ge68As69Se70Br71Kr72Rb73Sr
3655K56Ca57Sc58Ti59V60Cr61Mn62Fe63Co64Ni65Cu66Zn67Ga68Ge69As70Se71Br72Kr73Rb74Sr
3756K57Ca58Sc59Ti60V61Cr62Mn63Fe64Co65Ni66Cu67Zn68Ga69Ge70As71Se72Br73Kr74Rb75Sr76Y
3858Ca59Sc60Ti61V62Cr63Mn64Fe65Co66Ni67Cu68Zn69Ga70Ge71As72Se73Br74Kr75Rb76Sr77Y78Zr
3960Sc61Ti62V63Cr64Mn65Fe66Co67Ni68Cu69Zn70Ga71Ge72As73Se74Br75Kr76Rb77Sr78Y79Zr
4061Sc62Ti63V64Cr65Mn66Fe67Co68Ni69Cu70Zn71Ga72Ge73As74Se75Br76Kr77Rb78Sr79Y80Zr81Nb
4163Ti64V65Cr66Mn67Fe68Co69Ni70Cu71Zn72Ga73Ge74As75Se76Br77Kr78Rb79Sr80Y81Zr82Nb83Mo
4265V66Cr67Mn68Fe69Co70Ni71Cu72Zn73Ga74Ge75As76Se77Br78Kr79Rb80Sr81Y82Zr83Nb84Mo85Tc
4366V67Cr68Mn69Fe70Co71Ni72Cu73Zn74Ga75Ge76As77Se78Br79Kr80Rb81Sr82Y83Zr84Nb85Mo86Tc87Ru
4468Cr69Mn70Fe71Co72Ni73Cu74Zn75Ga76Ge77As78Se79Br80Kr81Rb82Sr83Y84Zr85Nb86Mo87Tc88Ru89Rh
4571Fe72Co73Ni74Cu75Zn76Ga77Ge78As79Se80Br81Kr82Rb83Sr84Y85Zr86Nb87Mo88Tc89Ru90Rh91Pd
4672Fe73Co74Ni75Cu76Zn77Ga78Ge79As80Se81Br82Kr83Rb84Sr85Y86Zr87Nb88Mo89Tc90Ru91Rh92Pd93Ag

 

Quellen und Hinweise

Eigenschaften der Eisen-Isotope

[1] - NuDat: National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory, based on ENSDF and the Nuclear Wallet Cards.

[2] - G. Audi et. al.: The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties. Nuclear Physics, 2003, DOI 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.

Eisen NMR Eigenschaften: 57Fe-NMR

[3] - N. J. Stone: Table of nuclear magnetic dipole and electric quadrupole moments. Atomic Data and Nuclear Data Tables, 2005, DOI 10.1016/j.adt.2005.04.001].

[4] - Pekka Pyykkö: Year-2008 nuclear quadrupole moments. Molecular Physics, 2008, DOI 10.1080/00268970802018367.

[5] Isotopenhäufigkeiten, Atommassen und Isotopenmassen:

Siehe unter dem jeweiligen Stichwort.

Sonstiges:

[6] - Eisen-60 Isotop: Halbwertszeit von Eisen-60 überrascht Forscher.
Übersichtsartikel zu [7], (2009).

[7] - Rugel et al.: New Measurement of the 60Fe Half-Life.
Physical Review Letters, (2009), DOI 10.1103/PhysRevLett.103.072502.

 


Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 23. Januar 2017.







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