单选题
24、下面关于原子核的稳定性,正确的是()。
A
轻核都是稳定的
B
重核都是稳定的
C
较重的原子核没有稳定的
D
对于质子数小于20的核素,质子与中子的比值接近1的核素是稳定的
答案解析
正确答案:D
解析:
**解析:**
原子核的稳定性主要取决于核内质子数($Z$)和中子数($N$)的比例,以及核子的总数。我们可以逐一分析各个选项:
* **A. 轻核都是稳定的**
* **错误**。虽然许多轻核是稳定的,但并非所有轻核都稳定。例如,氢的同位素氚($^3_1\text{H}$,含有1个质子和2个中子)和碳-14($^{14}_6\text{C}$)都是放射性核素,会发生衰变。因此,“都是稳定的”这一说法过于绝对。
* **B. 重核都是稳定的**
* **错误**。事实上,随着原子序数的增加原子核变得越来越大,质子间的库仑斥力增强,需要更多的中子来提供强相互作用以维持稳定。然而,当质子数超过一定限度($Z > 83$,即铋之后),原子核通常是不稳定的,具有放射性。即使是较轻的重核(如铀、钍等天然放射性元素)也是不稳定的。
* **C. 较重的原子核没有稳定的**
* **错误**。这个表述也不准确。虽然非常重的原子核(通常指 $Z > 83$)确实都不稳定,但在中等质量到较重质量范围内(例如铁、铜、银、铅等,直到铋 $Z=83$),存在大量稳定的原子核。铅-208($^{208}_{82}\text{Pb}$)就是一个非常重的稳定核素。因此不能说“较重的原子核没有稳定的”。
* **D. 对于质子数小于20的核素,质子与中子的比值接近1的核素是稳定的**
* **正确**。在轻核区(质子数 $Z < 20$),原子核内的质子数和中子数大致相等时(即 $N/Z \approx 1$),原子核最稳定。这是因为在轻核中,强相互作用占主导地位,且泡利不相容原理使得质子和中子成对填充能级时能量最低。例如:
* 氦-4 ($^4_2\text{He}$): 2质子, 2中子 ($N/Z=1$)
* 碳-12 ($^{12}_6\text{C}$): 6质子, 6中子 ($N/Z=1$)
* 氧-16 ($^{16}_8\text{O}$): 8质子, 8中子 ($N/Z=1$)
* 钙-40 ($^{40}_{20}\text{Ca}$): 20质子, 20中子 ($N/Z=1$)
随着原子序数增加,为了克服质子间增大的库仑斥力,稳定核素所需的中子比例会逐渐增加,$N/Z$ 比值会大于1。但在 $Z < 20$ 的范围内,$N/Z \approx 1$ 确实是稳定核素的显著特征。
**结论:**
综上所述,选项 A、B、C 均存在明显的反例或表述错误,只有选项 D 准确描述了轻核稳定性的规律。
**正确答案:D**
相关知识点:
质子数小于20,比值近1核素稳
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