Um átomo pode ser considerado instável de duas maneiras. Se pegar ou perder um elétron, torna-se eletricamente carregado e altamente reativo. Esses átomos carregados eletricamente são conhecidos como íons. A instabilidade também pode ocorrer no núcleo quando o número de prótons e nêutrons está desequilibrado. Em um esforço para atingir o equilíbrio, o átomo emite partículas na forma de radiação até que o núcleo fique estável. Esses átomos instáveis são considerados radioativo.
TL; DR (muito longo; Não li)
Os íons são eletricamente instáveis e rapidamente formam ligações químicas. Os átomos com núcleos instáveis emitem radiação até que os núcleos se tornem estáveis.
O que é um átomo estável?
Para entender melhor os átomos instáveis, é útil avaliar o que constitui estabilidade. No modelo planetário familiar, um átomo consiste em um núcleo de partículas pesadas com carga positiva, chamadas prótons, e outras eletricamente neutras, chamadas nêutrons. Orbitando o núcleo está uma nuvem de elétrons mais leves e carregados negativamente. Prótons e elétrons têm cargas iguais e opostas.
Quando o átomo é estável, ele tem uma carga elétrica líquida de 0, o que significa que o número de prótons é igual ao número de elétrons. O núcleo também é equilibrado, pois o número de prótons é igual ao número de nêutrons. Esse átomo não é inerte. Ele ainda pode se combinar com outros para formar compostos químicos, e sua propensão para fazer isso depende do número de seus elétrons de valência, ou daqueles elétrons que podem ser compartilhados com outros átomos.
Quando um átomo se torna um íon
Quando um átomo perde ou ganha um elétron, ele se torna um íon. Se ganhar um elétron, é um cátion, e se perder um, é um ânion. Isso acontece mais comumente em reações químicas, nas quais os átomos compartilham elétrons para formar uma camada externa estável de 8. Por exemplo, a molécula de água consiste em dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio. Cada átomo de hidrogênio entrega seu único elétron para se tornar íons carregados positivamente, enquanto o átomo de oxigênio aceita que eles se tornem carregados negativamente. A combinação forma uma molécula muito estável, embora ligeiramente eletricamente polar.
Os íons livres podem existir em solução ou em materiais sujeitos a um campo elétrico. Quando eles existem em solução, a solução se torna um eletrólito, que é aquele capaz de conduzir eletricidade. Por causa de sua carga elétrica, os íons têm maior propensão a se combinar e formar compostos do que os átomos eletricamente neutros.
Instabilidade nuclear ou radioatividade
Quando um núcleo atômico tem um excesso de prótons ou nêutrons, ele os joga fora em um esforço para atingir um estado de equilíbrio. Por causa da força da força que mantém o núcleo unido, as partículas que emergem de núcleos instáveis, chamadas de radionuclídeos, são muito energéticas. Esses núcleos podem emitir raios alfa, que são compostos de prótons e nêutrons; raios beta, que são elétrons carregados negativamente ou positivamente; e raios gama, que são fótons de alta energia.
Quando um radionuclídeo perde um nêutron, torna-se um isótopo diferente do mesmo elemento, mas quando perde um próton, torna-se um elemento completamente diferente. O átomo continua a emitir radiação radioativa até atingir um número estável de prótons e nêutrons. O tempo que leva para metade de uma determinada amostra de isótopo particular decair em uma forma estável é chamado de meia vida. As meias-vidas podem variar de frações de segundo, no caso do Polônio-215, a bilhões de anos, no caso do Urânio-238.