Et atom kan betragtes som ustabilt på en af to måder. Hvis den samler op eller mister en elektron, bliver den elektrisk ladet og meget reaktiv. Sådanne elektrisk ladede atomer er kendt som ioner. Ustabilitet kan også forekomme i kernen, når antallet af protoner og neutroner ikke er afbalanceret. I et forsøg på at opnå ligevægt udsender atomet partikler i form af stråling, indtil kernen er stabil. Sådanne ustabile atomer siges at være radioaktiv.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Ioner er elektrisk ustabile og er hurtige til at danne kemiske bindinger. Atomer med ustabile kerner udsender stråling, indtil kernerne bliver stabile.
Hvad er et stabilt atom?
For bedre at forstå ustabile atomer hjælper det med at forstå, hvad der udgør stabilitet. I den velkendte planetmodel består et atom af en kerne af tunge positivt ladede partikler, kaldet protoner, og elektrisk neutrale dem kaldet neutroner. Omkring kernen er en sky af lettere, negativt ladede elektroner. Protoner og elektroner har lige og modsatte ladninger.
Når atomet er stabilt, har det en elektrisk elektrisk ladning på 0, hvilket betyder, at antallet af protoner er lig med antallet af elektroner. Kernen er også afbalanceret, idet antallet af protoner er lig med antallet af neutroner. Et sådant atom er ikke inaktivt. Det kan stadig kombineres med andre for at danne kemiske forbindelser, og dets tilbøjelighed til at gøre det afhænger af antallet af dets valenselektroner eller de elektroner, der kan deles med andre atomer.
Når et atom bliver en ion
Når et atom mister eller vinder en elektron, bliver det en ion. Hvis det får en elektron, er det en kation, og hvis den mister en, er den en anion. Dette sker mest i kemiske reaktioner, hvor atomer deler elektroner for at danne en stabil ydre skal på 8. For eksempel består vandmolekylet af to hydrogenatomer og et oxygenatom. Brintatomerne afleverer hver deres elektron for at blive positivt ladede ioner, mens iltatom accepterer dem for at blive negativt ladede. Kombinationen danner et meget stabilt, hvis det er let elektrisk polært, molekyle.
Gratis ioner kan eksistere i opløsning eller i materialer, der er underlagt et elektrisk felt. Når de findes i opløsning, bliver løsningen en elektrolyt, som er en i stand til at lede elektricitet. På grund af deres elektriske ladning har ioner en større tilbøjelighed til at kombinere og danne forbindelser end elektrisk neutrale atomer.
Nuklear ustabilitet eller radioaktivitet
Når en atomkerne har et overskud af protoner eller neutroner, kaster den dem ud i et forsøg på at opnå en afbalanceret tilstand. På grund af styrken af den kraft, der holder kernen sammen, er de partikler, der kommer ud af ustabile kerner, som kaldes radionuklider, meget energiske. Disse kerner kan udsende alfastråler, som er sammensat af protoner og neutroner; betastråler, som er negativt eller positivt ladede elektroner; og gammastråler, som er højenergifotoner.
Når et radionuklid mister en neutron, bliver det en anden isotop af det samme element, men når det mister en proton, bliver det et andet element helt. Atomet fortsætter med at udsende radioaktiv stråling, indtil det opnår et stabilt antal protoner og neutroner. Den tid det tager for halvdelen af en given prøve af en bestemt isotop at henfalde til en stabil form kaldes dens halvt liv. Halveringstider kan variere fra brøkdele af et sekund i tilfælde af Polonium-215 til milliarder af år i tilfælde af uran-238.