Isotopes du fer

vignette|Variations des isotopes du fer mesurées chez les animaux. Le fer (Fe, numéro atomique 26) possède 28 isotopes connus, de nombre de masse variant de 45 à 72, ainsi que six isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, quatre sont stables, Fe, Fe, Fe et Fe. L'isotope Fe est largement le plus abondant, suivi de Fe (qui est soupçonné d'être très faiblement radioactif, avec une demi-vie supérieure à . La masse atomique standard du fer est de 55,845(2) u.

Le plus stable des radioisotopes du fer est Fe avec une demi-vie de 2,6 millions d'années, suivi de Fe (2,7 années), Fe (un peu moins de 44,5 jours) et de Fe (8,5 heures). Tous les autres isotopes ont une demi-vie inférieure à 10 minutes et pour la plupart d'entre eux inférieure à la minute. Les isotopes plus légers que les isotopes stables se désintègrent principalement par émission de positron (β) en isotopes du manganèse, sauf certains isotopes très légers qui peuvent se désintégrer aussi, voire majoritairement, par émission de positron suivie d'une émission de proton en isotopes du chrome. Le plus légers d'entre eux, Fe, se désintègre lui principalement (à 70 %) par double émission de proton en Cr. Les isotopes plus lourds que les isotopes stables principalement par émission β en isotopes du cobalt. Fe se désintègre lui par capture électronique en Mn.

Isotopes notables Fer naturel Le fer naturel est constitué des quatre isotopes stables Fe, Fe, Fe et Fe, et de très faibles traces de Fe retrouvées dans le plancher océanique. IsotopeAbondance (pourcentage molaire)Gamme de variationsFe5,845 (35) %5,837 - 5,861Fe91,754 (36) %91,742 - 91,760Fe2,119 (10) %2,116 - 2,121Fe0,282 (4) %0,281 - 0,282Fetraces

Fer 54 Le fer 54 (Fe) est l'isotope du fer dont le noyau est constitué de 26 protons et de 28 neutrons. Il est observé stable, mais théoriquement, il devrait se désintégrer par double émission de positron (2β) en Cr, avec une demi-vie supérieure à .

Fer 55

Le fer 55 (Fe) est l'isotope du fer dont le noyau est constitué de 26 protons et de 29 neutrons. C'est un radioisotope qui se désintègre par capture électronique en manganèse 55 avec une demi-vie de 2,737 années. C'est un émetteur de rayons X, utilisé comme source de rayons X dans diverses techniques d'analyse scientifique, comme la diffraction aux rayons X. C'est aussi une source en électrons Auger, émis durant la désintégration.

Fer 56

Le fer 56 (Fe) est l'isotope du fer dont le noyau est constitué de 26 protons et de 30 neutrons. C'est l'isotope avec la plus faible masse par nucléon, , même si ce n'est pas l'isotope avec la plus forte énergie de liaison nucléaire par nucléon, qui est le nickel 62<ref>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. (Archived by WebCite® at https://www.webcitation.org/5xNHry2gq)</ref>. Cependant, du fait des mécanismes de la nucléosynthèse stellaire, Fe est le composé terminal le plus courant issu des chaînes de fusion des étoiles extrêmement massives et est par conséquent plus abondant dans l'Univers que d'autres « métaux », incluant Ni, Fe et Ni, ayant tous aussi de très fortes énergies de liaison.

Fer 57 Le fer 57 (Fe) est l'isotope du fer dont le noyau est constitué de 26 protons et de 31 neutrons. C'est un isotope stable, couramment utilisé en spectroscopie Mössbauer du fait de la faible variation naturelle en énergie d'une transition nucléaire à .

Fer 60

Le fer 60 (Fe) est l'isotope du fer dont le noyau est constitué de 26 protons et de 34 neutrons. C'est un radioisotope avec une demi-vie de 2,6 millions d'années, alors qu'on croyait qu'elle était de 1,5 million d'années jusqu'en 2009. Il se désintègre par émission β en cobalt 60.

Une corrélation, dans la composition des météorites Semarkona et Chervony Kut'', entre la concentration en Ni, l'isotope-« petit-fils » de Fe, et l'abondance en isotopes stables du fer présents, serait une preuve de l'existence de Fe à l'époque de la formation du système solaire. Éventuellement, l'énergie libérée lors de la désintégration de Fe aurait contribué, avec celle libérée par la désintégration de l'isotope Al, à la refusion et à la différenciation d'astéroïdes après leur formation il y a 4,6 milliards d'années. L'abondance en Ni dans les matériaux extraterrestres peut également fournir d'autres renseignements sur l'origine du système solaire et son histoire primitive.

Du fer 60 a également été trouvé dans le plancher océanique, preuve étant donné sa demi-vie courte à l'échelle géologique d'un apport de fer 60 par plusieurs supernovas proches (moins de 300 années-lumière de la Terre) datant d'il y a moins de 10 millions d'années.

Table des isotopes Symbolede l'isotope Z (p) N (n) Masse isotopique (u) Demi-vie Mode(s) dedésintégration Universal Nuclide ChartAbréviations :CE : capture électronique ; TI : transition isomérique. Isotope(s) filsIsotopes stables en gras, gras et italique ceux stables à notre échelle de temps. Spin nucléaire Énergie d'excitationFe 26 1945,01458(24)#1,89(49) ms β (30 %) Mn3/2+# 2p (70 %) CrFe 26 2046,00081(38)#9(4) ms[12(+4-3) ms] β (>99,9 %) Mn0+ β, p (< 0,1 %) CrFe 26 2146,99289(28)#21,8(7) ms β (>99,9 %) Mn7/2-# β, p (< 0,1 %) CrFe 26 2247,98050(8)#44(7) ms β (96,41 %) Mn0+ β, p (3,59 %) CrFe 26 2348,97361(16)#70(3) ms β, p (52 %) Cr(7/2-) β (48 %) MnFe 26 2449,96299(6)155(11) ms β (>99,9 %) Mn0+ β, p (< 0,1 %) Cr Fe 26 25 50,956820(16) 305(5) ms β Mn 5/2- Fe 26 26 51,948114(7) 8,275(8) h β Mn 0+ Fe 6,81(13) MeV 45,9(6) s β Mn (12+)# Fe 26 27 52,9453079(19) 8,51(2) min β Mn 7/2- Fe 3040,4(3) keV 2,526(24) min TI Fe 19/2- Fe 26 28 53,9396105(7)Observé stableSoupçonné de se désintégrer par double β en Cr avec une demi-vie supérieure à . 0+ Fe 6526,9(6) keV 364(7) ns 10+ Fe 26 29 54,9382934(7) 2,737(11) a CE Mn 3/2- FePlus petite masse par nucléon de tous les nucléides. Produit terminal de la nucléosynthèse stellaire. 26 30 55,9349375(7)Stable 0+ Fe 26 31 56,9353940(7)Stable 1/2- Fe 26 32 57,9332756(8)Stable 0+ Fe 26 33 58,9348755(8) 44,495(9) j β Co 3/2- Fe 26 34 59,934072(4) a β Co 0+ Fe 26 35 60,936745(21) 5,98(6) min β Co 3/2-,5/2- Fe 861(3) keV 250(10) ns 9/2+# Fe 26 36 61,936767(16) 68(2) s β Co 0+ Fe 26 37 62,94037(18) 6,1(6) s β Co (5/2)- Fe 26 38 63,9412(3) 2,0(2) s β Co 0+ Fe 26 39 64,94538(26) 1,3(3) s β Co 1/2-# Fe 364(3) keV 430(130) ns (5/2-)Fe 26 4065,94678(32)440(40) ms β (>99,9 %) Co0+ β, n (< 0,1 %) CoFe 26 4166,95095(45)394(9) ms β (>99,9 %) Co1/2-# β, n (< 0,1 %) Co Fe 367(3) keV 64(17) µs (5/2-)Fe 26 4267,95370(75)187(6) ms β (>99,9 %) Co0+ β, n CoFe 26 4368,95878(54)#109(9) ms β (>99,9 %) Co1/2-# β, n (< 0,1 %) Co Fe 26 44 69,96146(64)# 94(17) ms 0+ Fe 26 45 70,96672(86)# 30# ms[>300 ns] 7/2+# Fe 26 46 71,96962(86)# 10# ms[>300 ns] 0+

Remarques Les valeurs marquées # ne sont pas purement dérivées des données expérimentales, mais aussi au moins en partie à partir des tendances systématiques. Les spins avec des arguments d'affectation faibles sont entre parenthèses. Les incertitudes sont données de façon concise entre parenthèses après la décimale correspondante. Les valeurs d'incertitude dénotent un écart-type, à l'exception de la composition isotopique et de la masse atomique standard de l'IUPAC qui utilisent des incertitudes élargies. Masses des isotopes données par la Commission sur les Symboles, les Unités, la Nomenclature, les Masses atomiques et les Constantes fondamentales (SUNAMCO) de l'IUPAP. Abondances isotopiques données par la Commission des Abondances isotopiques et des Poids atomiques de l'IUPAC.

Notes et références

Masse des isotopes depuis :

Compositions isotopiques et masses atomiques standards :

Demi-vies, spins et données sur les isomères sélectionnés depuis les sources suivantes :

Voir aussi

Fer Catégorie:Fer