Kas ir nestabils atoms?

Atomu var uzskatīt par nestabilu vienā no diviem veidiem. Ja tas paņem vai pazaudē elektronu, tas kļūst elektriski uzlādēts un ļoti reaģējošs. Šādi elektriski uzlādēti atomi ir pazīstami kā joni. Nestabilitāte var rasties arī kodolā, kad protonu un neitronu skaits nav līdzsvarots. Cenšoties panākt līdzsvaru, atoms izstaro daļiņas starojuma veidā, līdz kodols ir stabils. Tiek teikts, ka šādi nestabili atomi ir radioaktīvs.

TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)

Joni ir elektriski nestabili un ātri izveido ķīmiskās saites. Atomi ar nestabiliem kodoliem izstaro starojumu, līdz kodoli kļūst stabili.

Lai labāk izprastu nestabilos atomus, tas palīdz novērtēt to, kas veido stabilitāti. Pazīstamajā planētu modelī atoms sastāv no smagu pozitīvi uzlādētu daļiņu kodola, ko sauc par protoniem, un elektriski neitrālu, ko sauc par neitroniem. Riņķošana ap kodolu ir vieglāku, negatīvi lādētu elektronu mākonis. Protoniem un elektroniem ir vienādi un pretēji lādiņi.

Kad atoms ir stabils, tam ir tīrs elektriskais lādiņš 0, tas nozīmē, ka protonu skaits ir vienāds ar elektronu skaitu. Kodols ir līdzsvarots arī ar to, ka protonu skaits ir vienāds ar neitronu skaitu. Šāds atoms nav inerts. Tas joprojām var apvienoties ar citiem, veidojot ķīmiskus savienojumus, un tā tieksme to darīt ir atkarīga no tā valences elektronu skaita vai no tiem elektroniem, kurus var koplietot ar citiem atomiem.

Kad atoms zaudē vai iegūst elektronu, tas kļūst par jonu. Ja tas iegūst elektronu, tas ir katijons, un, ja tas zaudē, tas ir anjons. Visbiežāk tas notiek ķīmiskās reakcijās, kurās atomi dala elektronus, veidojot stabilu 8 ārējo apvalku. Piemēram, ūdens molekula sastāv no diviem ūdeņraža atomiem un skābekļa atoma. Katrs ūdeņraža atoms nodod savu atsevišķo elektronu, lai kļūtu par pozitīvi lādētiem joniem, savukārt skābekļa atoms pieņem, ka tie kļūst negatīvi lādēti. Kombinācija veido ļoti stabilu, ja elektriski nedaudz polāru molekulu.

Brīvie joni var pastāvēt šķīdumā vai materiālos, kas pakļauti elektriskajam laukam. Kad tie pastāv šķīdumā, šķīdums kļūst par elektrolītu, kas spēj vadīt elektrību. Elektriskā lādiņa dēļ joniem ir lielāka tieksme apvienoties un veidot savienojumus nekā elektriski neitrāliem atomiem.

Ja atoma kodolā ir protonu vai neitronu pārpalikums, tas tos izmet, cenšoties panākt līdzsvarotu stāvokli. Sakarā ar spēka spēku, kas satur kodolu kopā, daļiņas, kas rodas no nestabiliem kodoliem, kurus sauc par radionuklīdiem, ir ļoti enerģiskas. Šie kodoli var izstarot alfa stari, kas sastāv no protoniem un neitroniem; beta stari, kas ir negatīvi vai pozitīvi lādēti elektroni; un gamma stari, kas ir augstas enerģijas fotoni.

Kad radionuklīds zaudē neitronu, tas kļūst par atšķirīgu tā paša elementa izotopu, bet, zaudējot protonu, tas pavisam kļūst par citu elementu. Atoms turpina izstarot radioaktīvo starojumu, līdz tas sasniedz stabilu protonu un neitronu skaitu. Laiku, kas vajadzīgs, lai puse no konkrētā izotopa parauga sadalītos stabilā formā, sauc par tā Pus dzīve. Pusperiods var atšķirties no sekundes daļām Polonium-215 gadījumā līdz miljardiem gadu Urāna-238 gadījumā.