112學測自然 第51題 詳解

〔51–54 題為題組〕自工業革命於 1760 年在英國開始後，人類對於化石燃料（煤和石油）的使用滿足了經濟發展和產業革命的需求，然而這些化石燃料的燃燒，也使空氣中的二氧化碳節節上升。除了二氧化碳之外，人類對化石燃料的運用也在環境中留下許多痕跡，鉛元素便是其中一個例子。

鉛-206 及鉛-207 是鉛元素常見的穩定同位素，來源可能是岩石、地下水、煤或石油，同時也可能從鈾元素衰變而來。鈾-238 具有天然放射性，其質子數為 92、中子數為 146，會歷經衰變過程，轉變成穩定的鉛-206 原子，如下式（2）所示：

$$^{238}_{92}\mathrm{U}\rightarrow{}^{234}_{90}\mathrm{Th}\rightarrow{}^{234}_{91}\mathrm{Pa}\rightarrow{}^{234}_{92}\mathrm{U}\rightarrow\cdots\rightarrow{}^{206}_{81}\mathrm{Tl}\rightarrow{}^{206}_{82}\mathrm{Pb}\qquad\text{式（2）}$$

放射性同位素的衰變有 α 衰變、β 衰變及 γ 衰變等三種，這三種衰變方式發出的放射線分別為 α 射線、β 射線及 γ 射線。α 射線就是氦-4（$^4_2\mathrm{He}$）的原子核，β 射線就是具有高能量的電子，而 γ 射線就是波長極短的電磁波。依據式（2）所示鈾-238 衰變為鉛-206 的過程，下列關於鈾與鉈同位素放射衰變的敘述，哪些正確？（應選 2 項）
(A) $^{238}_{92}\mathrm{U}$ 發生 α 衰變後成為 $^{234}_{90}\mathrm{Th}(B)^{238}_{92}\mathrm{U}$ 發生 β 衰變後成為 $^{234}_{90}\mathrm{Th}(C)^{238}_{92}\mathrm{U}$ 發生 γ 衰變後成為 $^{234}_{90}\mathrm{Th}(D)^{206}_{81}\mathrm{Tl}$ 發生 α 衰變後成為 $^{206}_{82}\mathrm{Pb}(E)^{206}_{81}\mathrm{Tl}$ 發生 β 衰變後成為 $^{206}_{82}\mathrm{Pb}$