Изото́пы желе́за — разновидности химического элемента железа, имеющие разное количество нейтронов в ядре. Известны изотопы железа с массовыми числами от 45 до 72 (количество протонов в ядре железа всегда 26, нейтронов от 19 до 46) и 6 ядерных изомеров.

Природное железо представляет собой смесь четырёх стабильных изотопов: 54Fe (изотопная распространённость 5,845 %); 56Fe (изотопная распространённость 91,754 %); 57Fe (изотопная распространённость 2,119 %); 58Fe (изотопная распространённость 0,282 %).

Из искусственных изотопов железа наиболее устойчивые 60Fe (период полураспада ), 55Fe (), 59Fe () и 52Fe (); остальные изотопы имеют период полураспада менее .

Железо-55 См.также: Период полураспада 2,7 года, схема распада электронный захват (вероятность ), при последующем перестроении электронной оболочки излучает характеристическое рентгеновское излучение 5,9 кэВ. Применяют в рентгеновских установках как автономный источник рентгеновского излучения. Получают облучением никеля-58 протонами в ускорителе:

^{58}Ni ->[+p,\ -\alpha] ^{55}Co -> ^{55}Fe.

Железо-56

Стабильный изотоп 56Fe примечателен самой низкой атомной массой в пересчёте на нуклон. Это означает, что энергия связи нуклонов максимальна. Однако из-за небольшой разницы в массе протона и нейтрона самой высокой энергией связи нуклонов обладает .

Железо-57 Стабильный изотоп железо-57 применяется в мёссбауэровской спектроскопии.

В России получают методом центрифужного разделения изотопов с 1971 года.

Железо-59 Радиоактивный изотоп железо-59 испытывает -распад в стабильный кобальт-59, излучая бета-частицы с максимальными энергиями 0,46 и и гамма-кванты с энергиями 1,1 и . Период полураспада 44,5 суток.

В медицине изотоп железо-59 применяется при ранней диагностике онкологических заболеваний молочной железы у женщин. В организме здорового человека более половины железа входит в гемоглобин. Принцип действия препарата заключается в распространении биологически усвоенного железа с током крови и избирательном накоплении в клетках опухолевой ткани. Уровень накопления изотопа в органах выявляется с помощью гамма-камеры.

В России радиофармпрепарат на основе 59Fe производит Обнинский филиал Научно-исследовательского физико-химического института имени Л. Я. Карпова.

Таблица изотопов железа Символ нуклида Z(p) N(n) Масса изотопаДанные приведены по (а. е. м.) Период полураспада(T1/2)Канал распадаПродукт распада Спин и чётность ядра Распространённость изотопа в природе Диапазон изменения изотопной распространённости в природе Энергия возбуждения45Fe 26 1945,01458(24)#1,89(49) мс β+ (30%) 45Mn3/2+# 2p (70%) 43Cr46Fe 26 2046,00081(38)#9(4) мс[12(+4-3) мс] β+ (>99,9%) 46Mn0+ β+, p (<.1%) 45Cr47Fe 26 2146,99289(28)#21,8(7) мс β+ (>99,9%) 47Mn7/2−# β+, p (<.1%) 46Cr48Fe 26 2247,98050(8)#44(7) мс β+ (96,41%) 48Mn0+ β+, p (3,59%) 47Cr49Fe 26 2348,97361(16)#70(3) мс β+, p (52%) 48Cr(7/2−) β+ (48%) 49Mn50Fe 26 2449,96299(6)155(11) мс β+ (>99,9%) 50Mn0+ β+, p (<.1%) 49Cr 51Fe 26 25 50,956820(16) 305(5) мс β+ 51Mn 5/2− 52Fe 26 26 51,948114(7) 8,275(8) ч β+ 52mMn 0+ 52mFe 6,81(13) МэВ 45,9(6) с β+ 52Mn (12+)# 53Fe 26 27 52,9453079(19) 8,51(2) мин β+ 53Mn 7/2− 53mFe 3040,4(3) кэВ 2,526(24) мин ИП 53Fe 19/2− 54Fe 26 28 53,9396090(5)стабиленТеоретически может претерпевать двойной электронный захват в 54Cr. 0+ 0,05845(35) 0,05837–0,05861 54mFe 6526,9(6) кэВ 364(7) нс 10+ 55Fe 26 29 54,9382934(7) 2,737(11) лет ЭЗ 55Mn 3/2− 56Fe 26 30 55,9349363(5)стабилен 0+ 0,91754(36) 0,91742–0,91760 57Fe 26 31 56,9353928(5)стабилен 1/2− 0,02119(10) 0,02116–0,02121 58Fe 26 32 57,9332744(5)стабилен 0+ 0,00282(4) 0,00281–0,00282 59Fe 26 33 58,9348755(8) 44,495(9) сут β− 59Co 3/2− 60Fe 26 34 59,934072(4) 2,6⋅106 лет β− 60Co 0+ 61Fe 26 35 60,936745(21) 5,98(6) мин β− 61Co 3/2−,5/2− 61mFe 861(3) кэВ 250(10) нс 9/2+# 62Fe 26 36 61,936767(16) 68(2) с β− 62Co 0+ 63Fe 26 37 62,94037(18) 6,1(6) с β− 63Co (5/2)− 64Fe 26 38 63,9412(3) 2,0(2) с β− 64Co 0+ 65Fe 26 39 64,94538(26) 1,3(3) с β− 65Co 1/2−# 65mFe 364(3) кэВ 430(130) нс (5/2−)66Fe 26 4065,94678(32)440(40) мс β− (>99,9%) 66Co0+ β−, n (<.1%) 65Co67Fe 26 4166,95095(45)394(9) мс β− (>99,9%) 67Co1/2−# β−, n (<.1%) 66Co 67mFe 367(3) кэВ 64(17) мкс (5/2−)68Fe 26 4267,95370(75)187(6) мс β− (>99,9%) 68Co0+ β−, n 67Co69Fe 26 4368,95878(54)#109(9) мс β− (>99,9%) 69Co1/2−# β−, n (<.1%) 68Co 70Fe 26 44 69,96146(64)# 94(17) мс 0+ 71Fe 26 45 70,96672(86)# 30# мс[>300 нс] 7/2+# 72Fe 26 46 71,96962(86)# 10# мс[>300 нс] 0+β+ — позитронный распад; β- — электронный распад; p — протонный распад; n — нейтронный распад; ЭЗ — электронный захват; ИП — изомерный переход. ← Изотопы марганца | Изотопы кобальта →

Пояснения к таблице Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов. Для других источников значения могут сильно отличаться.

Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.

Символами, выделенными жирным шрифтом, обозначены стабильные продукты распада.

Значения, помеченные решёткой (#), получены не из одних лишь экспериментальных данных, а (хотя бы частично) оценены из систематических трендов у соседних нуклидов (с такими же соотношениями и ). Неуверенно определённые значения спина и/или чётности заключены в скобки.

Погрешность приводится в виде числа в скобках, выраженного в единицах последней значащей цифры, означает одно стандартное отклонение (за исключением распространённости и стандартной атомной массы изотопа по данным ИЮПАК, для которых используется более сложное определение погрешности). Примеры: 29770,6(5) означает 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) означает 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) означает −2200,2 ± 1,8.

Примечания

Категория:Изотопы железа