Un atome peut être considéré comme instable de deux manières. S'il capte ou perd un électron, il devient électriquement chargé et hautement réactif. Ces atomes chargés électriquement sont appelés ions. L'instabilité peut également se produire dans le noyau lorsque le nombre de protons et de neutrons est déséquilibré. Dans un effort pour atteindre l'équilibre, l'atome émet des particules sous forme de rayonnement jusqu'à ce que le noyau soit stable. De tels atomes instables sont dits radioactif.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Les ions sont électriquement instables et forment rapidement des liaisons chimiques. Les atomes avec des noyaux instables émettent un rayonnement jusqu'à ce que les noyaux deviennent stables.
Qu'est-ce qu'un atome stable ?
Pour mieux comprendre les atomes instables, il est utile d'apprécier ce qui constitue la stabilité. Dans le modèle planétaire familier, un atome est constitué d'un noyau de particules lourdes chargées positivement, appelées protons, et de particules électriquement neutres appelées neutrons. En orbite autour du noyau se trouve un nuage d'électrons plus légers et chargés négativement. Les protons et les électrons ont des charges égales et opposées.
Lorsque l'atome est stable, il a une charge électrique nette de 0, ce qui signifie que le nombre de protons est égal au nombre d'électrons. Le noyau est également équilibré, en ce sens que le nombre de protons est égal au nombre de neutrons. Un tel atome n'est pas inerte. Il peut toujours se combiner avec d'autres pour former des composés chimiques, et sa propension à le faire dépend du nombre de ses électrons de valence, ou des électrons qui peuvent être partagés avec d'autres atomes.
Quand un atome devient un ion
Lorsqu'un atome perd ou gagne un électron, il devient un ion. S'il gagne un électron, c'est un cation, et s'il en perd un, c'est un anion. Cela se produit le plus souvent dans les réactions chimiques, dans lesquelles les atomes partagent des électrons pour former une enveloppe externe stable de 8. Par exemple, la molécule d'eau est constituée de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène. Les atomes d'hydrogène abandonnent chacun leur électron unique pour devenir des ions chargés positivement, tandis que l'atome d'oxygène les accepte pour devenir chargés négativement. La combinaison forme une molécule très stable, quoique légèrement polaire électriquement.
Les ions libres peuvent exister en solution ou dans des matériaux soumis à un champ électrique. Lorsqu'ils existent en solution, la solution devient un électrolyte, capable de conduire l'électricité. En raison de leur charge électrique, les ions ont une plus grande propension à se combiner et à former des composés que les atomes électriquement neutres.
Instabilité nucléaire ou radioactivité
Lorsqu'un noyau atomique a un excès de protons ou de neutrons, il les rejette dans le but d'atteindre un état équilibré. En raison de la force de la force qui maintient le noyau ensemble, les particules qui émergent des noyaux instables, appelées radionucléides, sont très énergétiques. Ces noyaux peuvent émettre rayons alpha, qui sont composés de protons et de neutrons; rayons bêta, qui sont des électrons chargés négativement ou positivement; et rayons gamma, qui sont des photons de haute énergie.
Lorsqu'un radionucléide perd un neutron, il devient un isotope différent du même élément, mais lorsqu'il perd un proton, il devient un élément complètement différent. L'atome continue d'émettre un rayonnement radioactif jusqu'à ce qu'il atteigne un nombre stable de protons et de neutrons. Le temps qu'il faut à la moitié d'un échantillon donné d'un isotope particulier pour se désintégrer en une forme stable est appelé son demi-vie. Les demi-vies peuvent varier de quelques fractions de seconde dans le cas du polonium-215 à des milliards d'années dans le cas de l'uranium-238.