Ένα άτομο μπορεί να θεωρηθεί ασταθές με έναν από τους δύο τρόπους. Εάν παραλάβει ή χάσει ένα ηλεκτρόνιο, γίνεται ηλεκτρικά φορτισμένο και εξαιρετικά αντιδραστικό. Τέτοια ηλεκτρικά φορτισμένα άτομα είναι γνωστά ως ιόντα. Η αστάθεια μπορεί επίσης να συμβεί στον πυρήνα όταν ο αριθμός των πρωτονίων και των νετρονίων δεν είναι ισορροπημένος. Σε μια προσπάθεια επίτευξης ισορροπίας, το άτομο εκπέμπει σωματίδια με τη μορφή ακτινοβολίας έως ότου ο πυρήνας είναι σταθερός. Αυτά τα ασταθή άτομα λέγεται ότι είναι ραδιενεργός.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Τα ιόντα είναι ηλεκτρικά ασταθή και σχηματίζουν γρήγορα χημικούς δεσμούς. Άτομα με ασταθή πυρήνα εκπέμπουν ακτινοβολία έως ότου οι πυρήνες γίνουν σταθεροί.
Τι είναι ένα σταθερό άτομο;
Για να κατανοήσουμε καλύτερα τα ασταθή άτομα, βοηθάει να εκτιμήσουμε τι συνιστά σταθερότητα. Στο γνωστό πλανητικό μοντέλο, ένα άτομο αποτελείται από έναν πυρήνα βαριών θετικά φορτισμένων σωματιδίων, που ονομάζονται πρωτόνια, και ηλεκτρικά ουδέτερα που ονομάζονται νετρόνια. Η τροχιά του πυρήνα είναι ένα σύννεφο ελαφρύτερων, αρνητικά φορτισμένων ηλεκτρονίων. Τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια έχουν ίσα και αντίθετα φορτία.
Όταν το άτομο είναι σταθερό, έχει καθαρό ηλεκτρικό φορτίο 0, που σημαίνει ότι ο αριθμός των πρωτονίων ισούται με τον αριθμό των ηλεκτρονίων. Ο πυρήνας είναι επίσης ισορροπημένος, καθώς ο αριθμός των πρωτονίων ισούται με τον αριθμό των νετρονίων. Ένα τέτοιο άτομο δεν είναι αδρανές. Μπορεί ακόμα να συνδυαστεί με άλλους για να σχηματίσει χημικές ενώσεις και η τάση του να το κάνει εξαρτάται από τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους του ή από τα ηλεκτρόνια που μπορούν να μοιραστούν με άλλα άτομα.
Όταν ένα άτομο γίνεται ιόντα
Όταν ένα άτομο χάνει ή αποκτά ένα ηλεκτρόνιο, γίνεται ένα ιόν. Αν κερδίσει ένα ηλεκτρόνιο, είναι κατιόν και αν χάσει ένα, είναι ανιόν. Αυτό συμβαίνει συχνότερα σε χημικές αντιδράσεις, στις οποίες άτομα μοιράζονται ηλεκτρόνια για να σχηματίσουν ένα σταθερό εξωτερικό περίβλημα 8. Για παράδειγμα, το μόριο νερού αποτελείται από δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου. Τα άτομα υδρογόνου παραδίδουν το ένα τους ηλεκτρόνιο για να γίνουν θετικά φορτισμένα ιόντα, ενώ το άτομο οξυγόνου τα δέχεται να γίνουν αρνητικά φορτισμένα. Ο συνδυασμός σχηματίζει ένα πολύ σταθερό, αν και ελαφρώς ηλεκτρικό πολικό μόριο.
Ελεύθερα ιόντα μπορούν να υπάρχουν σε διάλυμα ή σε υλικά που υπόκεινται σε ηλεκτρικό πεδίο. Όταν υπάρχουν σε διάλυμα, το διάλυμα γίνεται ηλεκτρολύτης, ο οποίος είναι ικανός να αγωγεί ηλεκτρισμό. Λόγω του ηλεκτρικού τους φορτίου, τα ιόντα έχουν μεγαλύτερη τάση να συνδυάζουν και να σχηματίζουν ενώσεις από τα ηλεκτρικά ουδέτερα άτομα.
Πυρηνική αστάθεια ή ραδιενέργεια
Όταν ένας ατομικός πυρήνας έχει περίσσεια πρωτονίων ή νετρονίων, τους πετάει σε μια προσπάθεια να επιτύχει μια ισορροπημένη κατάσταση. Λόγω της δύναμης της δύναμης που συγκρατεί τον πυρήνα μαζί, τα σωματίδια που προκύπτουν από ασταθείς πυρήνες, που ονομάζονται ραδιονουκλίδια, είναι πολύ ενεργητικά. Αυτοί οι πυρήνες μπορούν να εκπέμπουν ακτίνες άλφα, τα οποία αποτελούνται από πρωτόνια και νετρόνια · ακτίνες beta, τα οποία είναι αρνητικά ή θετικά φορτισμένα ηλεκτρόνια · και ακτίνες γάμμα, τα οποία είναι φωτόνια υψηλής ενέργειας.
Όταν ένα ραδιονουκλίδιο χάνει ένα νετρόνιο, γίνεται ένα διαφορετικό ισότοπο του ίδιου στοιχείου, αλλά όταν χάνει ένα πρωτόνιο, γίνεται ένα διαφορετικό στοιχείο συνολικά. Το άτομο συνεχίζει να εκπέμπει ραδιενεργή ακτινοβολία έως ότου επιτύχει έναν σταθερό αριθμό πρωτονίων και νετρονίων. Ο χρόνος που απαιτείται για το ήμισυ ενός δεδομένου δείγματος συγκεκριμένου ισότοπου για αποσύνθεση σε μια σταθερή μορφή ονομάζεται ημιζωή. Ο χρόνος ημίσειας ζωής μπορεί να ποικίλει από κλάσματα του δευτερολέπτου στην περίπτωση του Πολωνίου-215, έως δισεκατομμύρια χρόνια στην περίπτωση του Ουρανίου-238.