Atom lahko na enega od dveh načinov štejemo za nestabilnega. Če pobere ali izgubi elektron, postane električno nabit in zelo reaktiven. Takšni električno nabiti atomi so znani kot ioni. Nestabilnost se lahko pojavi tudi v jedru, kadar je število protonov in nevtronov neuravnoteženo. Da bi dosegel ravnotežje, atom oddaja delce v obliki sevanja, dokler jedro ni stabilno. Takšni nestabilni atomi naj bi bili radioaktivni.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Ioni so električno nestabilni in hitro tvorijo kemične vezi. Atomi z nestabilnimi jedri oddajajo sevanje, dokler jedra ne postanejo stabilna.
Kaj je stabilen atom?
Za boljše razumevanje nestabilnih atomov pomaga ceniti, kaj je stabilnost. V znanem planetarnem modelu je atom sestavljen iz jedra težkih pozitivno nabitih delcev, imenovanih protoni, in električno nevtralnih nevtronov. Krog jedra kroži oblak lažjih, negativno nabitih elektronov. Protoni in elektroni imajo enake in nasprotne naboje.
Ko je atom stabilen, ima neto električni naboj 0, kar pomeni, da je število protonov enako številu elektronov. Jedro je tudi uravnoteženo, saj je število protonov enako številu nevtronov. Tak atom ni inerten. Še vedno se lahko kombinira z drugimi in tvori kemične spojine, njegova nagnjenost k temu pa je odvisna od števila njegovih valentnih elektronov ali tistih elektronov, ki jih lahko delimo z drugimi atomi.
Ko atom postane ion
Ko atom izgubi ali dobi elektron, postane ion. Če dobi elektron, je kation, če pa ga izgubi, pa anion. To se najpogosteje zgodi pri kemijskih reakcijah, pri katerih si atomi delijo elektrone in tvorijo stabilno zunanjo lupino 8. Na primer, molekula vode je sestavljena iz dveh atomov vodika in atoma kisika. Vsak atom vodika preda svoj posamezni elektron, da postane pozitivno nabit ion, medtem ko atom kisika sprejme, da postane negativno nabit. Kombinacija tvori zelo stabilno, čeprav nekoliko električno polarno molekulo.
Prosti ioni lahko obstajajo v raztopini ali v materialih, ki so pod vplivom električnega polja. Ko obstajajo v raztopini, raztopina postane elektrolit, ki je sposoben prevajati elektriko. Zaradi svojega električnega naboja imajo ioni večjo nagnjenost k združevanju in tvorbi spojin kot električno nevtralni atomi.
Jedrska nestabilnost ali radioaktivnost
Ko ima atomsko jedro presežek protonov ali nevtronov, jih zavrže, da bi dosegel uravnoteženo stanje. Zaradi moči sile, ki jedro drži skupaj, so delci, ki izhajajo iz nestabilnih jeder, ki jih imenujemo radionuklidi, zelo energični. Ta jedra lahko oddajajo alfa žarki, ki so sestavljeni iz protonov in nevtronov; beta žarki, ki so negativno ali pozitivno nabiti elektroni; in gama žarki, ki so visokoenergijski fotoni.
Ko radionuklid izgubi nevtron, postane drugačen izotop istega elementa, ko pa izgubi proton, postane povsem drug element. Atom še naprej oddaja radioaktivno sevanje, dokler ne doseže stabilnega števila protonov in nevtronov. Čas, ki traja, da polovica določenega vzorca določenega izotopa razpade v stabilno obliko, se imenuje njegov polovično življenje. Razpolovni čas se lahko razlikuje od delcev sekunde v primeru polonija-215 do milijard let v primeru urana-238.