天然の鉄(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%、安定同位体の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も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SemarkonaとChervony 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。 同位体核種Z(p)N(n)同位体質量 (u)半減期核スピン数天然存在比天然存在比 .mw-parser-output .hlist ul,.mw-parser-output .hlist ol{padding-left:0}.mw-parser-output .hlist li,.mw-parser-output .hlist dd,.mw-parser-output .hlist dt{margin-right:0;display:inline-block;white-space:nowrap}.mw-parser-output .hlist dt:after,.mw-parser-output .hlist dd:after,.mw-parser-output .hlist li:after{white-space:normal}.mw-parser-output .hlist li:after,.mw-parser-output .hlist dd:after{content:" ・\a0 ";font-weight:bold}.mw-parser-output .hlist dt:after{content:": "}.mw-parser-output .hlist-pipe dd:after,.mw-parser-output .hlist-pipe li:after{content:" |\a0 ";font-weight:normal}.mw-parser-output .hlist-hyphen dd:after,.mw-parser-output .hlist-hyphen li:after{content:" -\a0 ";font-weight:normal}.mw-parser-output .hlist-comma dd:after,.mw-parser-output .hlist-comma li:after{content:"、";font-weight:normal}.mw-parser-output .hlist-slash dd:after,.mw-parser-output .hlist-slash li:after{content:" /\a0 ";font-weight:normal}.mw-parser-output .hlist dd:last-child:after,.mw-parser-output .hlist dt:last-child:after,.mw-parser-output .hlist li:last-child:after{content:none}.mw-parser-output .hlist dd dd:first-child:before,.mw-parser-output .hlist dd dt:first-child:before,.mw-parser-output .hlist dd li:first-child:before,.mw-parser-output .hlist dt dd:first-child:before,.mw-parser-output .hlist dt dt:first-child:before,.mw-parser-output .hlist dt li:first-child:before,.mw-parser-output .hlist li dd:first-child:before,.mw-parser-output .hlist li dt:first-child:before,.mw-parser-output .hlist li li:first-child:before{content:" (";font-weight:normal}.mw-parser-output .hlist dd dd:last-child:after,.mw-parser-output .hlist dd dt:last-child:after,.mw-parser-output .hlist dd li:last-child:after,.mw-parser-output .hlist dt dd:last-child:after,.mw-parser-output .hlist dt dt:last-child:after,.mw-parser-output .hlist dt li:last-child:after,.mw-parser-output .hlist li dd:last-child:after,.mw-parser-output .hlist li dt:last-child:after,.mw-parser-output .hlist li li:last-child:after{content:")\a0 ";font-weight:normal}.mw-parser-output .hlist ol{counter-reset:listitem}.mw-parser-output .hlist ol>li{counter-increment:listitem}.mw-parser-output .hlist ol>li:before{content:" "counter(listitem)" ";white-space:nowrap}.mw-parser-output .hlist dd ol>li:first-child:before,.mw-parser-output .hlist dt ol>li:first-child:before,.mw-parser-output .hlist li ol>li:first-child:before{content:" ("counter(listitem)" "}.mw-parser-output .navbar{display:inline;font-size:75%;font-weight:normal}.mw-parser-output .navbar-collapse{float:left;text-align:left}.mw-parser-output .navbar-boxtext{word-spacing:0}.mw-parser-output .navbar ul{display:inline-block;white-space:nowrap;line-height:inherit}.mw-parser-output .navbar-brackets::before{margin-right:-0.125em;content:"[ "}.mw-parser-output .navbar-brackets::after{margin-left:-0.125em;content:" ]"}.mw-parser-output .navbar li{word-spacing:-0.125em}.mw-parser-output .navbar-mini abbr{font-variant:small-caps;border-bottom:none;text-decoration:none;cursor:inherit}.mw-parser-output .navbar-ct-full{font-size:114%;margin:0 7em}.mw-parser-output .navbar-ct-mini{font-size:114%;margin:0 4em}.mw-parser-output .infobox .navbar{font-size:88%}.mw-parser-output .navbox .navbar{display:block;font-size:88%}.mw-parser-output .navbox-title .navbar{float:left;text-align:left;margin-right:0.5em}
一覧
(範囲)
励起エネルギー
45Fe261945.01458(24)#4.9(15) ms [3.8(+20-8) ms]3/2+#
46Fe262046.00081(38)#9(4) ms [12(+4-3) ms]0+
47Fe262146.99289(28)#21.8(7) ms7/2-#
48Fe262247.98050(8)#44(7) ms0+
49Fe262348.97361(16)#70(3) ms(7/2-)
50Fe262449.96299(6)155(11) ms0+
51Fe262550.956820(16)305(5) ms5/2-
52Fe262651.948114(7)8.275(8) h0+
52mFe6.81(13) MeV45.9(6) s(12+)#
53Fe262752.9453079(19)8.51(2) min7/2-
53mFe3040.4(3) keV2.526(24) min19/2-
54Fe262853.9396105(7)STABLE (>3.1×1022 a)0+0.05845(35)0.05837-0.05861
54mFe6526.9(6) keV364(7) ns10+
55Fe262954.9382934(7)2.737(11) a3/2-
56Fe263055.9349375(7)STABLE0+0.91754(36)0.91742-0.91760
57Fe263156.9353940(7)STABLE1/2-0.02119(10)0.02116-0.02121
58Fe263257.9332756(8)STABLE0+0.00282(4)0.00281-0.00282
59Fe263358.9348755(8)44.495(9) d3/2-
60Fe263459.934072(4)2.6(3)E+6 a0+
61Fe263560.936745(21)5.98(6) min3/2-,5/2-
61mFe861(3) keV250(10) ns9/2+#
62Fe263661.936767(16)68(2) s0+
63Fe263762.94037(18)6.1(6) s(5/2)-
64Fe263863.9412(3)2.0(2) s0+
65Fe263964.94538(26)1.3(3) s1/2-#
65mFe364(3) keV430(130) ns(5/2-)
66Fe264065.94678(32)440(40) ms0+
67Fe264166.95095(45)394(9) ms1/2-#
67mFe367(3) keV64(17) μs(5/2-)
68Fe264267.95370(75)187(6) ms0+
69Fe264368.95878(54)#109(9) ms1/2-#
70Fe264469.96146(64)#94(17) ms0+
71Fe264570.96672(86)#30# ms [>300 ns]7/2+#
72Fe264671.96962(86)#10# ms [>300 ns]0+
#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。
脚注^ Dauphas, N. & Rouxel, O. 2006. Mass spectrometry and natural variations of iron isotopes. Mass Spectrometry Reviews, 25, 515-550
参考文献
Isotope masses from ⇒Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003).
Isotopic compositions and standard atomic masses from ⇒Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report). Pure Appl. Chem. Vol. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) and ⇒Atomic Weights Revised (2005).
Half-life, spin, and isomer data selected from these sources. Editing notes on this article's talk page.
Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. ⇒The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties, Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the ⇒NuDat 2.1 database (retrieved Sept. 2005).
David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.