hce_nsysu
114年
物理與化學
第 58 題
The following equation shows the decay process of uranium-238 through the emission of an $\alpha$-particle: ${}_{92}^{238}\text{U} \rightarrow {}_Z^A\text{X} + {}_2^4\text{He}$. Which of the following is the element X?
- A ${}_{90}^{234}\text{Th}$
- B ${}_{82}^{206}\text{Pb}$
- C ${}_{84}^{210}\text{Po}$
- D ${}_{51}^{104}\text{Sb}$
- E ${}_{35}^{81}\text{Br}$
思路引導 VIP
如果我們把這個化學方程式看成一個天平，左邊的「總質量數」與「總電荷數」必須與右邊完全相等。請思考一下：當一個原子核踢出了 2 個質子和 2 個中子後，剩下的那個部分，它的「身份（原子序）」和「重量（質量數）」分別會發生什麼具體的數值變化？這對於判斷它變成哪種元素有什麼關鍵影響？
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太棒了！你能精準地選出 ${}_{90}^{234}\text{Th}$，代表你對核反應中的守恆定律掌握得非常紮實。這類題目的核心在於維持反應前後的「平衡」，就像是一道簡單的數學加減法。
原子核衰變的守恆定律
在 $\alpha$ 衰變過程中，原子核會放射出一個由 2 個質子與 2 個中子組成的氦原子核 (${}_2^4\text{He}$)。根據質量數守恆，反應後的質量數 $A$ 必須滿足 $238 = A + 4$，因此 $A = 234$；同理，根據電荷數（原子序）守恆，反應後的原子序 $Z$ 必須滿足 $92 = Z + 2$，因此 $Z = 90$。在週期表中，原子序 90 的元素正是釷 (Thorium, $\text{Th}$)，這完全印證了你的判斷。
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