Atomą galima laikyti nestabiliu vienu iš dviejų būdų. Jei jis paima ar praranda elektroną, jis tampa elektriniu krūviu ir labai reaguoja. Tokie elektrai įkrauti atomai yra žinomi kaip jonai. Nestabilumas gali atsirasti ir branduolyje, kai nesubalansuotas protonų ir neutronų skaičius. Siekdamas pusiausvyros, atomas spinduliuoja daleles, kol branduolys stabilus. Sakoma, kad tokie nestabilūs atomai yra radioaktyvus.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Jonai yra elektriškai nestabilūs ir greitai užmezga chemines jungtis. Nestabilių branduolių atomai spinduliuoja tol, kol branduoliai tampa stabilūs.
Kas yra stabilus atomas?
Norint geriau suprasti nestabilius atomus, tai padeda įvertinti stabilumą. Pagal pažįstamą planetos modelį atomas susideda iš sunkiųjų teigiamai įkrautų dalelių, vadinamų protonais, ir elektriniu požiūriu neutralių, vadinamų neutronais, branduolio. Skrieja aplink branduolį yra lengvesnių, neigiamai įkrautų elektronų debesis. Protonai ir elektronai turi vienodą ir priešingą krūvį.
Kai atomas yra stabilus, jo grynasis elektros krūvis yra 0, o tai reiškia, kad protonų skaičius yra lygus elektronų skaičiui. Branduolys taip pat yra subalansuotas, nes protonų skaičius yra lygus neutronų skaičiui. Toks atomas nėra inertiškas. Jis vis tiek gali derintis su kitais, kad susidarytų cheminiai junginiai, o polinkis tai daryti priklauso nuo jo valentinių elektronų skaičiaus arba tų elektronų, kuriuos galima dalytis su kitais atomais.
Kai atomas tampa jonu
Kai atomas pameta ar įgyja elektroną, jis tampa jonu. Jei jis gauna elektroną, tai yra katijonas, o jei jis praranda - tai anijonas. Tai dažniausiai įvyksta cheminėse reakcijose, kurių metu atomai dalijasi elektronais ir sudaro stabilų 8 išorinį apvalkalą. Pavyzdžiui, vandens molekulė susideda iš dviejų vandenilio atomų ir deguonies atomo. Kiekvienas vandenilio atomas atiduoda savo vienintelį elektroną, kad taptų teigiamai įkrautais jonais, tuo tarpu deguonies atomas priima juos neigiamai įkrautus. Derinys sudaro labai stabilią, nors elektriniu požiūriu šiek tiek polinę molekulę.
Laisvieji jonai gali būti tirpale arba medžiagose, veikiančiose elektrinį lauką. Kai jie yra tirpale, tirpalas tampa elektrolitu, kuris yra pajėgus praleisti elektrą. Dėl savo elektrinio krūvio jonai turi didesnį polinkį jungtis ir formuoti junginius nei elektrai neutralūs atomai.
Branduolinis nestabilumas arba radioaktyvumas
Kai atomo branduolyje yra protonų ar neutronų perteklius, jis juos išmeta stengdamasis pasiekti subalansuotą būseną. Dėl jėgos, laikančios branduolį kartu, stiprumo dalelės, atsirandančios iš nestabilių branduolių, vadinamos radionuklidais, yra labai energingos. Šie branduoliai gali skleisti alfa spinduliai, kuriuos sudaro protonai ir neutronai; beta spinduliai, kurie yra neigiamai arba teigiamai įkrauti elektronai; ir gama spinduliai, kurie yra didelės energijos fotonai.
Kai radionuklidas praranda neutroną, jis tampa skirtingu to paties elemento izotopu, tačiau, netekęs protono, jis iš viso tampa kitu elementu. Atomas toliau skleidžia radioaktyvią spinduliuotę, kol pasiekia stabilų protonų ir neutronų skaičių. Laikas, per kurį pusė tam tikro izotopo mėginio suyra į stabilią formą, vadinamas jo pusė gyvenimo. Pusinės eliminacijos laikas gali skirtis: nuo sekundės dalių polonio-215 atveju iki milijardų metų urano-238 atveju.