Atom lze považovat za nestabilní jedním ze dvou způsobů. Pokud zachytí nebo ztratí elektron, stane se elektricky nabitým a vysoce reaktivním. Takové elektricky nabité atomy jsou známé jako ionty. Nestabilita může také nastat v jádru, když je počet protonů a neutronů nevyvážený. Ve snaze dosáhnout rovnováhy atom vydává částice ve formě záření, dokud není jádro stabilní. O takových nestabilních atomech se říká, že jsou radioaktivní.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Iony jsou elektricky nestabilní a rychle vytvářejí chemické vazby. Atomy s nestabilními jádry vyzařují záření, dokud se jádra nestanou stabilními.
Co je stabilní atom?
Pro lepší pochopení nestabilních atomů pomáhá ocenit, co představuje stabilitu. Ve známém planetárním modelu se atom skládá z jádra těžkých kladně nabitých částic nazývaných protony a elektricky neutrálních nazývaných neutrony. Obíhající kolem jádra je mrak lehčích záporně nabitých elektronů. Protony a elektrony mají stejné a opačné náboje.
Když je atom stabilní, má čistý elektrický náboj 0, což znamená, že počet protonů se rovná počtu elektronů. Jádro je také vyvážené v tom, že počet protonů se rovná počtu neutronů. Takový atom není inertní. Stále se může kombinovat s ostatními za vzniku chemických sloučenin a jeho sklon k tomu závisí na počtu jeho valenčních elektronů nebo těch elektronů, které lze sdílet s jinými atomy.
Když se atom stane iontem
Když atom ztratí nebo získá elektron, stane se z něj iont. Pokud získá elektron, je to kation, a pokud jeden ztratí, je to anion. K tomu dochází nejčastěji v chemických reakcích, při nichž atomy sdílejí elektrony a tvoří stabilní vnější obal 8. Například molekula vody se skládá ze dvou atomů vodíku a atomu kyslíku. Každý z atomů vodíku se vzdá svého jediného elektronu, aby se stal kladně nabitými ionty, zatímco atom kyslíku je přijme, aby se stal záporně nabitým. Kombinace tvoří velmi stabilní, i když mírně elektricky polární molekulu.
Volné ionty mohou existovat v roztoku nebo v materiálech vystavených elektrickému poli. Pokud existují v roztoku, stává se z nich elektrolyt, který je schopný vést elektřinu. Díky elektrickému náboji mají ionty větší sklon ke kombinování a tvorbě sloučenin než elektricky neutrální atomy.
Jaderná nestabilita nebo radioaktivita
Když má atomové jádro přebytek protonů nebo neutronů, odhodí je ve snaze dosáhnout vyváženého stavu. Kvůli síle síly, která drží jádro pohromadě, jsou částice, které vycházejí z nestabilních jader, které se nazývají radionuklidy, velmi energetické. Tato jádra mohou emitovat alfa paprsky, které se skládají z protonů a neutronů; paprsky beta, což jsou záporně nebo kladně nabité elektrony; a gama paprsky, což jsou vysokoenergetické fotony.
Když radionuklid ztratí neutron, stane se odlišným izotopem stejného prvku, ale když ztratí proton, stane se úplně jiným prvkem. Atom nadále emituje radioaktivní záření, dokud nedosáhne stabilního počtu protonů a neutronů. Čas potřebný k tomu, aby se polovina daného vzorku konkrétního izotopu rozpadla na stabilní formu, se nazývá jeho poločas rozpadu. Poločasy se mohou lišit od zlomků sekundy v případě polonia 215 až po miliardy let v případě uranu 238.