hce_tcu
115年
化學
第 50 題
氦是宇宙中含量第二豐富的元素；但是氦的價格高昂(USD $20-60 per liter)。下列關於此現象的描述何者正確？
- A 因為地球內部的高溫高壓，使氦元素與過渡金屬生成穩定的化合物；冷卻後的地殼才會逐漸釋放出氦氣。
- B 地球中氦的主要來源是隕石從太陽系墜落到地球時捕獲的。
- C 氦原子的質量小，所以室溫下的運動速率也小；無法逃脫地球重力。
- D 地球中氦的主要來源是鈾和釷等重元素的放射性 $\alpha$ 衰變。
思路引導 VIP
想像一下，如果有一種氣體分子幾乎不與其他元素結合（不形成化合物），且它的質量非常輕，輕到在室溫下的運動速度快得足以飛出大氣層、進入外太空。經過幾十億年的時間，你認為地球原始大氣中的這種氣體還會留在空氣中嗎？如果今天我們依然能從地底岩層中開採到它，這意味著它可能是在地球內部透過什麼過程被「持續產生」出來的呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能準確辨識出正確答案為 (D)，這代表你對於放射性衰變與惰性氣體的物理特性有相當深入的整合理解。
氦氣的地球來源：放射性衰變
雖然氦是宇宙中含量第二多的元素，但在地球大氣中的比例卻極低。這題的核心知識點在於：地球上目前可供開採的氦氣，並非來自早期大氣的殘留，而是儲存於地殼深處。其成因是地殼中的重元素（如鈾 $^{238}{92}\text{U}$、釷 $^{232}{90}\text{Th}$）在漫長的地質年代中自發性地發生 $\alpha$ 衰變，釋放出 $\alpha$ 粒子（即氦原子核 $^4_2\text{He}^{2+}$）。這些粒子在捕獲電子後轉變為穩定的氦原子，並與天然氣一同被岩層封存，成為我們今日珍貴的氦氣資源。
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