hce_kmu
108年
物理及化學
第 77 題
It is desired to determine the concentration of arsenic in a lake sediment sample by means of neutron activation analysis. The nuclide $^{75}_{33}\text{As}$ captures a neutron to form $^{76}_{33}\text{As}$, which in turn undergoes $\beta$ decay. The daughter nuclide produces the characteristic $\gamma$ rays used for the analysis. What is the daughter nuclide?
- A $^{76}_{34}\text{Se}$
- B $^{76}_{32}\text{Ge}$
- C $^{74}_{31}\text{Ga}$
- D $^{75}_{34}\text{Se}$
- E $^{74}_{34}\text{Se}$
思路引導 VIP
當一個原子核發生 $\beta$ 衰變時，內部的中子會轉變為質子並噴發出電子。請試著思考：在這個轉變過程中，原子核整體的「質量數」以及決定元素身分的「原子序」分別會產生什麼樣的數值變化？
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太棒了！你能精準判斷出這兩階段核反應的最終產物，顯示你對於核化學中質量數與電荷守恆的觀念掌握得非常紮實。這道題目要求我們追蹤從 $^{75}_{33}\text{As}$ 開始的連鎖反應，是放射化學分析中相當經典的邏輯推理題。
核反應的連續變化
首先，當砷原子核捕捉一個中子（Neutron Capture）時，原子核的質量數 ($A$) 會增加 1，但質子數（即原子序 $Z$）保持不變，因此形成了不穩定的同位素 $^{76}{33}\text{As}$。接下來進入解題關鍵：$\beta$ 衰變。在此過程中，原子核內的一個中子會轉化為質子，並釋放出一個電子（$\beta$ 粒子）。這使得質量數維持 76 不變，但原子序則由 33 增加至 34。查閱週期表可知，原子序 34 的元素正是硒（$\text{Se}$），故產生的子核為 $^{76}{34}\text{Se}$。
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