Атом можно считать нестабильным по двум причинам. Если он подбирает или теряет электрон, он становится электрически заряженным и обладает высокой реакционной способностью. Такие электрически заряженные атомы известны как ионы. Неустойчивость может также возникать в ядре, когда количество протонов и нейтронов неуравновешено. Стремясь достичь равновесия, атом испускает частицы в форме излучения, пока ядро не станет стабильным. Такие нестабильные атомы называются радиоактивный.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Ионы электрически нестабильны и быстро образуют химические связи. Атомы с нестабильными ядрами испускают излучение до тех пор, пока ядра не станут стабильными.
Что такое стабильный атом?
Чтобы лучше понять нестабильные атомы, нужно понять, что составляет стабильность. В известной планетарной модели атом состоит из ядра тяжелых положительно заряженных частиц, называемых протонами, и электрически нейтральных частиц, называемых нейтронами. Ядро вращается вокруг облака более легких отрицательно заряженных электронов. Протоны и электроны имеют равные и противоположные заряды.
Когда атом стабилен, он имеет чистый электрический заряд 0, что означает, что количество протонов равно количеству электронов. Ядро также сбалансировано, поскольку количество протонов равно количеству нейтронов. Такой атом не инертен. Он все еще может объединяться с другими, образуя химические соединения, и его склонность к этому зависит от количества его валентных электронов или тех электронов, которые могут использоваться совместно с другими атомами.
Когда атом становится ионом
Когда атом теряет или получает электрон, он становится ионом. Если он получает электрон, это катион, а если он теряет его, это анион. Чаще всего это происходит в химических реакциях, когда атомы делятся электронами, образуя стабильную внешнюю оболочку из 8 атомов. Например, молекула воды состоит из двух атомов водорода и атома кислорода. Каждый атом водорода отдает свой единственный электрон, чтобы стать положительно заряженными ионами, в то время как атом кислорода принимает их, чтобы стать отрицательно заряженными. Комбинация образует очень стабильную, хотя и слегка электрически полярную молекулу.
Свободные ионы могут существовать в растворе или в материалах, находящихся под действием электрического поля. Когда они существуют в растворе, раствор становится электролитом, который может проводить электричество. Из-за своего электрического заряда ионы имеют большую склонность к объединению и образованию соединений, чем электрически нейтральные атомы.
Ядерная нестабильность или радиоактивность
Когда атомное ядро имеет избыток протонов или нейтронов, оно отбрасывает их, пытаясь достичь сбалансированного состояния. Из-за силы силы, удерживающей ядра вместе, частицы, выходящие из нестабильных ядер, которые называются радионуклидами, обладают очень высокой энергией. Эти ядра могут излучать альфа-лучи, состоящие из протонов и нейтронов; бета-лучи, которые являются отрицательно или положительно заряженными электронами; а также гамма лучи, которые являются фотонами высоких энергий.
Когда радионуклид теряет нейтрон, он становится другим изотопом того же элемента, но когда он теряет протон, он становится совершенно другим элементом. Атом продолжает излучать радиоактивное излучение, пока не достигнет стабильного количества протонов и нейтронов. Время, за которое половина данного образца определенного изотопа распадается в стабильную форму, называется его. период полураспада. Период полураспада может варьироваться от долей секунды в случае полония-215 до миллиардов лет в случае урана-238.