109年:醫物幅安(1)

下圖 為核種分布圖,橫座標為質子數、縱座標為中子數,甲所指的虛線意義為何? 圖片

A同中子素線( isotone )
B同位素線( isotope )
C同質異構物線( isomer )
D同重素線( isobar )

詳細解析

本題觀念:

核種分布圖(chart of nuclides)中,各類「等值線」的定義與方向性。本題考核「甲」所指虛線在 Z(質子數)-N(中子數)座標系中的幾何意義,以及同重素(isobar)、同位素(isotope)、同中子素(isotone)、同質異構物(isomer)四者的區別。

影像分析:

圖為標準核種分布圖(nuclide chart),橫座標(X軸)為質子數 ZZ,縱座標(Y軸)為中子數 NN,數值範圍均為 0 至約 120。

圖中可辨識以下元素:

  • 穩定帶(band of stability):圖中深灰色帶狀區域,包含所有穩定核種(■ 黑色方塊),走向由左下角延伸至右上角,隨 ZZ 增大,N/Z 比值逐漸大於 1。
  • 不穩定核種:淺灰色區域,分為「中子過多(Excess Neutrons)」與「質子過多(Excess Protons)」兩類。
  • 乙(黑色虛線):位於穩定帶右上方,斜率約為 +1,方向為左下至右上,箭頭標示為「乙」,代表 N=ZN = Z 的參考線或另一條等值線。
  • 甲(紅色點劃線):斜率為 1-1,方向為左上至右下(即隨 ZZ 增加,NN 同步減少),箭頭標示為「甲」。此線上所有核種,其 Z+N=AZ + N = A(質量數)為一固定值,此即同重素線的定義。

幾何解讀:在 Z-

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