Un átomo puede considerarse inestable de dos formas. Si recoge o pierde un electrón, se carga eléctricamente y es muy reactivo. Dichos átomos cargados eléctricamente se conocen como iones. La inestabilidad también puede ocurrir en el núcleo cuando el número de protones y neutrones está desequilibrado. En un esfuerzo por lograr el equilibrio, el átomo emite partículas en forma de radiación hasta que el núcleo se estabiliza. Se dice que esos átomos inestables son radioactivo.
TL; DR (demasiado largo; No leí)
Los iones son eléctricamente inestables y rápidamente forman enlaces químicos. Los átomos con núcleos inestables emiten radiación hasta que los núcleos se estabilizan.
¿Qué es un átomo estable?
Para comprender mejor los átomos inestables, es útil apreciar lo que constituye la estabilidad. En el conocido modelo planetario, un átomo consiste en un núcleo de partículas pesadas con carga positiva, llamadas protones, y eléctricamente neutrales llamadas neutrones. Orbitando el núcleo hay una nube de electrones más ligeros cargados negativamente. Los protones y los electrones tienen cargas iguales y opuestas.
Cuando el átomo es estable, tiene una carga eléctrica neta de 0, lo que significa que el número de protones es igual al número de electrones. El núcleo también está equilibrado, ya que el número de protones es igual al número de neutrones. Un átomo así no es inerte. Todavía puede combinarse con otros para formar compuestos químicos, y su propensión a hacerlo depende del número de sus electrones de valencia, o de aquellos electrones que se pueden compartir con otros átomos.
Cuando un átomo se convierte en ión
Cuando un átomo pierde o gana un electrón, se convierte en un ion. Si gana un electrón, es un catión, y si pierde uno, es un anión. Esto ocurre con mayor frecuencia en reacciones químicas, en las que los átomos comparten electrones para formar una capa exterior estable de 8. Por ejemplo, la molécula de agua consta de dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. Cada uno de los átomos de hidrógeno entrega su único electrón para convertirse en iones con carga positiva, mientras que el átomo de oxígeno acepta que se carguen negativamente. La combinación forma una molécula muy estable, aunque ligeramente polar eléctricamente.
Los iones libres pueden existir en solución o en materiales sujetos a un campo eléctrico. Cuando existen en solución, la solución se convierte en un electrolito, que es capaz de conducir electricidad. Debido a su carga eléctrica, los iones tienen una mayor propensión a combinarse y formar compuestos que los átomos eléctricamente neutros.
Inestabilidad nuclear o radiactividad
Cuando un núcleo atómico tiene un exceso de protones o neutrones, los arroja en un esfuerzo por lograr un estado de equilibrio. Debido a la fuerza de la fuerza que mantiene unido el núcleo, las partículas que emergen de núcleos inestables, que se llaman radionucleidos, son muy energéticas. Estos núcleos pueden emitir rayos alfa, que se componen de protones y neutrones; rayos beta, que son electrones cargados negativa o positivamente; y rayos gamma, que son fotones de alta energía.
Cuando un radionúclido pierde un neutrón, se convierte en un isótopo diferente del mismo elemento, pero cuando pierde un protón, se convierte en un elemento completamente diferente. El átomo sigue emitiendo radiación radiactiva hasta que alcanza un número estable de protones y neutrones. El tiempo que tarda la mitad de una muestra dada de un isótopo particular en descomponerse en una forma estable se llama su media vida. Las vidas medias pueden variar desde fracciones de segundo en el caso del polonio-215, hasta miles de millones de años en el caso del uranio-238.