Čo je nestabilný atóm?

Atóm možno považovať za nestabilný jedným z dvoch spôsobov. Ak zachytí alebo stratí elektrón, stane sa elektricky nabitým a vysoko reaktívnym. Takto elektricky nabité atómy sú známe ako ióny. Nestabilita môže nastať aj v jadre, keď je nevyvážený počet protónov a neutrónov. V snahe dosiahnuť rovnováhu atóm emituje častice vo forme žiarenia, kým nie je jadro stabilné. O takýchto nestabilných atómoch sa hovorí, že sú rádioaktívny.

TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)

Ióny sú elektricky nestabilné a rýchlo vytvárajú chemické väzby. Atómy s nestabilnými jadrami vyžarujú žiarenie, kým sa jadrá nestabilizujú.

Pre lepšie pochopenie nestabilných atómov pomáha oceniť, čo predstavuje stabilitu. V známom planetárnom modeli sa atóm skladá z jadra ťažkých kladne nabitých častíc, ktoré sa nazývajú protóny, a z elektricky neutrálnych častíc, ktoré sa nazývajú neutróny. Okolo jadra obieha mrak ľahších záporne nabitých elektrónov. Protóny a elektróny majú rovnaké a opačné náboje.

Keď je atóm stabilný, má čistý elektrický náboj 0, čo znamená, že počet protónov sa rovná počtu elektrónov. Jadro je tiež vyvážené v tom, že počet protónov sa rovná počtu neutrónov. Taký atóm nie je inertný. Stále sa môže kombinovať s ostatnými za vzniku chemických zlúčenín a jeho sklon k tomu závisí od počtu jeho valenčných elektrónov alebo od tých elektrónov, ktoré môžu byť zdieľané s inými atómami.

Keď atóm stratí alebo získa elektrón, stane sa z neho ión. Ak získa elektrón, je to katión a ak stratí jeden, je to anión. Najčastejšie sa to deje pri chemických reakciách, pri ktorých atómy zdieľajú elektróny a vytvárajú stabilný vonkajší obal 8. Napríklad molekula vody pozostáva z dvoch atómov vodíka a kyslíka. Atómy vodíka sa každý vzdajú svojho jediného elektrónu, aby sa z nich stali kladne nabité ióny, zatiaľ čo atóm kyslíka ich prijme, aby sa stali negatívne nabitými. Kombinácia vytvára veľmi stabilnú, aj keď mierne elektricky polárnu molekulu.

Voľné ióny môžu existovať v roztoku alebo v materiáloch podliehajúcich elektrickému poľu. Ak existujú v roztoku, stane sa z nich elektrolyt, ktorý je schopný viesť elektrinu. Vďaka svojmu elektrickému náboju majú ióny väčšiu tendenciu kombinovať sa a vytvárať zlúčeniny ako elektricky neutrálne atómy.

Keď má atómové jadro nadbytok protónov alebo neutrónov, odhodí ich v snahe dosiahnuť vyvážený stav. Kvôli sile sily držiacej jadro pohromade sú častice, ktoré vychádzajú z nestabilných jadier, ktoré sa nazývajú rádionuklidy, veľmi energetické. Tieto jadrá môžu emitovať alfa lúče, ktoré sú zložené z protónov a neutrónov; beta lúče, čo sú záporne alebo kladne nabité elektróny; a gama lúče, čo sú vysokoenergetické fotóny.

Keď rádionuklid stratí neutrón, stane sa z neho odlišný izotop toho istého prvku, ale keď stratí protón, stane sa z neho úplne iný prvok. Atóm naďalej emituje rádioaktívne žiarenie, kým nedosiahne stabilný počet protónov a neutrónov. Čas potrebný na to, aby sa polovica danej vzorky konkrétneho izotopu rozpadla na stabilnú formu, sa nazýva jej polovičný život. Polčasy sa môžu líšiť od zlomku sekundy v prípade polónium-215 až po miliardy rokov v prípade uránu-238.