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105年
理化、化工裝置
第 21 題
氫($^1_1H$)、重氫($^2_1H$)、超重氫($^3_1H$)三者的敘述，何者正確？
- A 三者是同素異形體關係
- B 質量數比（氫：重氫：超重氫）=1：1：1
- C 中子數比（氫：重氫：超重氫）=1：1：1
- D 質子數比（氫：重氫：超重氫）=1：1：1
思路引導 VIP
如果我們把原子符號左下角的數字想像成一個元素的「身分證明」，決定了它是哪一種元素（例如：只要是 1 號就一定是氫）。請你思考看看，這個決定元素身分的數字，在原子結構中具體代表的是哪一種微粒的數量？
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恭喜你精準地辨識出這三個原子的關係！這題考查的是原子結構標示法 $^A_Z X$ 的基礎定義。你準確判斷出這三者皆為「氫」的同位素，這代表它們在週期表上的位置完全相同。這類題目常見的陷阱在於混淆「原子序（質子數）」與「質量數」的意義，而你能冷靜排除干擾，顯示你對微觀粒子的組成有很清晰的藍圖。
同位素的結構解析
在符號 $^A_Z X$ 中，左下角的數字 $Z$ 代表原子序，也就是質子數。由於這三者都標示為 $H$，且左下角數字皆為 $1$，故其質子數比必然是 $1:1:1$，這正是選項 (D) 正確的原因。至於左上角的數字 $A$ 則是質量數（質子與中子的總和），題目給出的數值分別為 $1, 2, 3$。若要計算中子數，需以 $A - Z$ 計算，三者分別擁有 $0, 1, 2$ 個中子。最後要留意，「同位素」是指質子數相同但中子數不同的原子，而「同素異形體」是指由同種元素組成但結構不同的單質（如鑽石與石墨），兩者概念絕不可混淆。
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