110年:醫物幅安(1)
關於同位素之敘述,下列何者正確?
A大部分高原子序( Z > 50 )的穩定原子核,質子數大於中子數
B大部分低原子序( Z < 20 )的穩定原子核,質子數大於中子數
C鈷的同位素中,僅有59Co是穩定的
D原子序大於 82的原子核,易發生 β+蛻變
詳細解析
本題觀念:
本題測驗核醫學與輻射物理學中「原子核穩定性(Nuclear Stability)」以及「放射性衰變(Radioactive Decay)」的基礎概念,重點在於質子數與中子數的比例(N/Z ratio)對穩定性的影響、特定元素(如鈷)的同位素性質,以及高原子序重元素的衰變趨勢。
選項分析
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(A) 大部分高原子序( Z > 50 )的穩定原子核,質子數大於中子數 錯誤。隨著原子核內的原子序(質子數,Z)增加,質子之間的庫侖斥力也會隨之顯著增大。為了克服這個斥力以維持原子核的穩定,必須仰賴更多的中子來提供核強作用力(Strong nuclear force)。因此,對於高原子序(Z > 50)的穩定原子核,中子數(N)必定「大於」質子數(Z),其 N/Z 比例會逐漸大於 1,並在最重的穩定元素中趨近於 1.5。
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(B) 大部分低原子序( Z < 20 )的穩定原子核,質子數大於中子數 錯誤。對於低原子序(Z < 20)的穩定原子核而言,質子數(Z)與中子數(N)通常大致相等,即 N/Z 比例約等於 1(例如:碳-12 含有 6 個質子與 6 個中子;氧-16 含有 8 個質子與 8 個中子)。除了極少數的特例(如氫-1 沒有中子,氦-3 只有 1 個中子)之外,絕大多數穩定的低原子序核種,質子數並不會大於中子
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