Hva er et ustabilt atom?

Et atom kan betraktes som ustabilt på en av to måter. Hvis det tar opp eller mister et elektron, blir det elektrisk ladet og svært reaktivt. Slike elektrisk ladede atomer er kjent som ioner. Ustabilitet kan også forekomme i kjernen når antall protoner og nøytroner er ubalansert. I et forsøk på å oppnå likevekt, sender atomet ut partikler i form av stråling til kjernen er stabil. Slike ustabile atomer sies å være det radioaktivt.

TL; DR (for lang; Leste ikke)

Ioner er elektrisk ustabile og er raske til å danne kjemiske bindinger. Atomer med ustabile kjerner avgir stråling til kjernene blir stabile.

For bedre å forstå ustabile atomer hjelper det å sette pris på hva som utgjør stabilitet. I den kjente planetmodellen består et atom av en kjerne av tunge positivt ladede partikler, kalt protoner, og elektrisk nøytrale som kalles nøytroner. Bane rundt kjernen er en sky av lettere, negativt ladede elektroner. Protoner og elektroner har like og motsatte ladninger.

Når atomet er stabilt, har det en netto elektrisk ladning på 0, noe som betyr at antall protoner er lik antall elektroner. Kjernen er også balansert ved at antall protoner er lik antall nøytroner. Et slikt atom er ikke inert. Det kan fortsatt kombineres med andre for å danne kjemiske forbindelser, og dens tilbøyelighet til å gjøre det avhenger av antall valenselektroner, eller de elektronene som kan deles med andre atomer.

Når et atom mister eller får et elektron, blir det et ion. Hvis det får et elektron, er det et kation, og hvis det mister et, er det et anion. Dette skjer oftest i kjemiske reaksjoner, der atomer deler elektroner for å danne et stabilt ytre skall på 8. For eksempel består vannmolekylet av to hydrogenatomer og et oksygenatom. Hydrogenatomene overgir hver sin elektron for å bli positivt ladede ioner, mens oksygenatomet aksepterer dem for å bli negativt ladet. Kombinasjonen danner et veldig stabilt, om litt elektrisk polar, molekyl.

Gratis ioner kan eksistere i løsning eller i materialer som er utsatt for et elektrisk felt. Når de eksisterer i løsning, blir løsningen en elektrolytt, som er i stand til å lede elektrisitet. På grunn av deres elektriske ladning har ioner større tilbøyelighet til å kombinere og danne forbindelser enn elektrisk nøytrale atomer.

Når en atomkjerne har et overskudd av protoner eller nøytroner, kaster den dem av i et forsøk på å oppnå en balansert tilstand. På grunn av styrken til kraften som holder kjernen sammen, er partiklene som kommer ut av ustabile kjerner, som kalles radionuklider, veldig energiske. Disse kjernene kan avgi alfastråler, som er sammensatt av protoner og nøytroner; betastråler, som er negativt eller positivt ladede elektroner; og gammastråler, som er højenergifotoner.

Når et radionuklid mister et nøytron, blir det en annen isotop av det samme elementet, men når det mister et proton, blir det et annet element helt. Atomet fortsetter å avgi radioaktiv stråling til det oppnår et stabilt antall protoner og nøytroner. Tiden det tar for halvparten av en gitt prøve av en bestemt isotop å forfalle til en stabil form kalles dens halvt liv. Halveringstider kan variere fra brøkdeler av et sekund når det gjelder Polonium-215, til milliarder år i tilfelle av Uranium-238.