מהו אטום לא יציב?

אטום יכול להיחשב לא יציב באחת משתי דרכים. אם הוא קולט או מאבד אלקטרון, הוא הופך לטעון חשמלי ותגובתי מאוד. אטומים טעונים חשמליים כאלה ידועים בשם יונים. חוסר יציבות יכול להתרחש גם בגרעין כאשר מספר הפרוטונים והניטרונים אינו מאוזן. במאמץ להשיג שיווי משקל, האטום פולט חלקיקים בצורה של קרינה עד שהגרעין יציב. אומרים שהם אטומים לא יציבים כאלה רַדִיוֹאַקטִיבִי.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

יונים אינם יציבים מבחינה חשמלית ומהירים ליצור קשרים כימיים. אטומים עם גרעינים לא יציבים פולטים קרינה עד שהגרעינים נעשים יציבים.

כדי להבין טוב יותר אטומים לא יציבים, זה עוזר להעריך מה מהווה יציבות. במודל הפלנטרי המוכר, אטום מורכב מגרעין של חלקיקים כבדים בעלי חיוב חיובי, הנקרא פרוטונים, וחלקים ניטרליים חשמליים הנקראים נויטרונים. המקיף את הגרעין הוא ענן של אלקטרונים בהירים וטעונים יותר שלילית. לפרוטונים ואלקטרונים יש מטענים שווים והפוכים.

כאשר האטום יציב, יש לו מטען חשמלי נטו 0, כלומר מספר הפרוטונים שווה למספר האלקטרונים. הגרעין מאוזן גם בכך שמספר הפרוטונים שווה למספר הנייטרונים. אטום כזה אינו אינרטי. זה עדיין יכול להשתלב עם אחרים כדי ליצור תרכובות כימיות, ונטייתו לעשות זאת תלויה במספר אלקטרוני הערכיות שלו, או באותם אלקטרונים שניתן לחלוק עם אטומים אחרים.

כאשר אטום מאבד או צובר אלקטרון, הוא הופך ליון. אם הוא צובר אלקטרון, זה קטיון, ואם הוא מאבד אחד, זה אניון. זה קורה לרוב בתגובות כימיות, בהן האטומים חולקים אלקטרונים ליצירת מעטפת חיצונית יציבה של 8. לדוגמא, מולקולת המים מורכבת משני אטומי מימן ואטום חמצן. אטומי המימן מסגירים כל אחד את האלקטרון היחיד שלהם כדי להפוך ליונים בעלי טעינה חיובית, ואילו אטום החמצן מקבל אותם למטען שלילי. השילוב יוצר מולקולה יציבה מאוד, אם מעט קוטבית חשמלית.

יונים חופשיים יכולים להתקיים בתמיסה או בחומרים הכפופים לשדה חשמלי. כאשר הם קיימים בתמיסה, הפתרון הופך לאלקטרוליט, שהוא כזה המסוגל להוביל חשמל. בגלל המטען החשמלי שלהם, ליונים יש נטייה גדולה יותר לשלב וליצור תרכובות מאשר אטומים ניטרליים חשמלית.

כאשר לגרעין האטום יש עודף של פרוטונים או נויטרונים, הוא משליך אותם במאמץ להשיג מצב מאוזן. בגלל חוזק הכוח המחזיק את הגרעין יחד, החלקיקים שיוצאים מגרעינים לא יציבים, הנקראים רדיונוקלידים, הם מאוד אנרגטיים. גרעינים אלה יכולים לפלוט קרני אלפא, המורכבים מפרוטונים ונויטרונים; קרני בטא, שהם אלקטרונים טעונים שלילית או חיובית; ו קרני גמא, שהם פוטונים בעלי אנרגיה גבוהה.

כאשר רדיונוקליד מאבד נויטרון, הוא הופך לאיזוטופ אחר של אותו יסוד, אך כאשר הוא מאבד פרוטון, הוא הופך לאלמנט אחר לגמרי. האטום ממשיך לפלוט קרינה רדיואקטיבית עד שהוא משיג מספר יציב של פרוטונים ונויטרונים. הזמן שלוקח למחצית מדגימה נתונה של איזוטופ מסוים להתפורר לצורה יציבה נקרא שלו חצי חיים. מחצית החיים יכולים להשתנות משברירי שנייה במקרה של פולוניום -215, למיליארדי שנים במקרה של אורניום -238.