Atom można uznać za niestabilny na dwa sposoby. Jeśli odbiera lub traci elektron, staje się naładowany elektrycznie i bardzo reaktywny. Takie elektrycznie naładowane atomy są znane jako jony. Niestabilność może również wystąpić w jądrze, gdy liczba protonów i neutronów jest niezrównoważona. W dążeniu do osiągnięcia równowagi atom emituje cząstki w postaci promieniowania, dopóki jądro nie ustabilizuje się. Mówi się, że takie niestabilne atomy są radioaktywny.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Jony są niestabilne elektrycznie i szybko tworzą wiązania chemiczne. Atomy o niestabilnych jądrach emitują promieniowanie, dopóki jądra nie ustabilizują się.
Co to jest stabilny atom?
Aby lepiej zrozumieć niestabilne atomy, warto docenić, co składa się na stabilność. W znanym modelu planetarnym atom składa się z jądra ciężkich, dodatnio naładowanych cząstek zwanych protonami i elektrycznie obojętnych zwanych neutronami. Na orbicie jądra znajduje się chmura lżejszych, ujemnie naładowanych elektronów. Protony i elektrony mają równe i przeciwne ładunki.
Gdy atom jest stabilny, ma ładunek elektryczny netto równy 0, co oznacza, że liczba protonów jest równa liczbie elektronów. Jądro jest również zrównoważone, ponieważ liczba protonów jest równa liczbie neutronów. Taki atom nie jest obojętny. Nadal może łączyć się z innymi, tworząc związki chemiczne, a jego skłonność do tego zależy od liczby jego elektronów walencyjnych lub tych elektronów, które mogą być współdzielone z innymi atomami.
Kiedy atom staje się jonem
Kiedy atom traci lub zyskuje elektron, staje się jonem. Jeśli zyskuje elektron, jest kationem, a jeśli go traci, to jest anionem. Dzieje się tak najczęściej w reakcjach chemicznych, w których atomy dzielą elektrony, tworząc stabilną powłokę zewnętrzną 8. Na przykład cząsteczka wody składa się z dwóch atomów wodoru i atomu tlenu. Każdy atom wodoru oddaje swój pojedynczy elektron, aby stać się dodatnio naładowanymi jonami, podczas gdy atom tlenu akceptuje je, aby stały się naładowane ujemnie. Połączenie tworzy bardzo stabilną, choć lekko polarną elektrycznie, cząsteczkę.
Wolne jony mogą występować w roztworze lub w materiałach poddanych działaniu pola elektrycznego. Gdy istnieją w roztworze, roztwór staje się elektrolitem, który jest zdolny do przewodzenia elektryczności. Ze względu na swój ładunek elektryczny jony mają większą skłonność do łączenia się i tworzenia związków niż atomy elektrycznie obojętne.
Niestabilność jądrowa lub radioaktywność
Kiedy jądro atomowe ma nadmiar protonów lub neutronów, wyrzuca je, starając się osiągnąć stan równowagi. Ze względu na siłę siły utrzymującej jądro razem, cząstki wyłaniające się z niestabilnych jąder, zwane radionuklidami, są bardzo energetyczne. Te jądra mogą emitować promienie alfa, które składają się z protonów i neutronów; promienie beta, które są elektronami naładowanymi ujemnie lub dodatnio; i promienie gamma, które są fotonami o wysokiej energii.
Kiedy radionuklid traci neutron, staje się innym izotopem tego samego pierwiastka, ale kiedy traci proton, staje się zupełnie innym pierwiastkiem. Atom nadal emituje promieniowanie radioaktywne, dopóki nie osiągnie stabilnej liczby protonów i neutronów. Czas, w którym połowa danej próbki danego izotopu rozpada się do postaci stabilnej, nazywamy its pół życia. Okresy półtrwania mogą wahać się od ułamków sekundy w przypadku polonu-215 do miliardów lat w przypadku uranu-238.