อะตอมที่ไม่เสถียรคืออะไร?

อะตอมถือได้ว่าไม่เสถียรด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งจากสองวิธี ถ้ามันรับหรือสูญเสียอิเล็กตรอน มันจะกลายเป็นประจุไฟฟ้าและมีปฏิกิริยาสูง อะตอมที่มีประจุไฟฟ้าดังกล่าวเรียกว่า ไอออน. ความไม่เสถียรอาจเกิดขึ้นในนิวเคลียสเมื่อจำนวนโปรตอนและนิวตรอนไม่สมดุล ในความพยายามที่จะบรรลุสมดุล อะตอมจะปล่อยอนุภาคออกมาในรูปของรังสีจนกว่านิวเคลียสจะเสถียร อะตอมที่ไม่เสถียรดังกล่าวเรียกว่าเป็น กัมมันตรังสี.

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

ไอออนมีความไม่เสถียรทางไฟฟ้าและเกิดพันธะเคมีได้อย่างรวดเร็ว อะตอมที่มีนิวเคลียสที่ไม่เสถียรจะปล่อยรังสีออกมาจนกว่านิวเคลียสจะเสถียร

เพื่อให้เข้าใจอะตอมที่ไม่เสถียรได้ดียิ่งขึ้น การเห็นคุณค่าของสิ่งที่ก่อให้เกิดความเสถียรนั้นช่วยได้มาก ในแบบจำลองดาวเคราะห์ที่คุ้นเคย อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสของอนุภาคที่มีประจุบวกหนัก เรียกว่าโปรตอน และอนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้าที่เรียกว่านิวตรอน การโคจรรอบนิวเคลียสเป็นเมฆอิเล็กตรอนที่มีประจุลบเบากว่า โปรตอนและอิเล็กตรอนมีประจุเท่ากันและตรงข้ามกัน

เมื่ออะตอมมีความเสถียร จะมีประจุไฟฟ้าสุทธิเท่ากับ 0 หมายความว่าจำนวนโปรตอนเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอน นิวเคลียสก็มีความสมดุลเช่นกัน โดยจำนวนโปรตอนเท่ากับจำนวนนิวตรอน อะตอมดังกล่าวไม่เฉื่อย มันยังสามารถรวมตัวกับสารอื่นเพื่อสร้างสารประกอบทางเคมีได้ และแนวโน้มที่จะทำเช่นนั้นขึ้นอยู่กับจำนวนของเวเลนซ์อิเล็กตรอนหรืออิเล็กตรอนที่สามารถใช้ร่วมกับอะตอมอื่นได้

เมื่ออะตอมสูญเสียหรือได้รับอิเล็กตรอน ก็จะกลายเป็นไอออน ถ้ามันได้รับอิเล็กตรอน มันก็เป็นไอออนบวก และถ้ามันสูญเสียไปหนึ่งตัว มันคือประจุลบ สิ่งนี้เกิดขึ้นบ่อยที่สุดในปฏิกิริยาเคมี ซึ่งอะตอมใช้อิเล็กตรอนร่วมกันเพื่อสร้างเปลือกนอกที่เสถียรที่ 8 ตัวอย่างเช่น โมเลกุลของน้ำประกอบด้วยไฮโดรเจนสองอะตอมและอะตอมออกซิเจน อะตอมของไฮโดรเจนแต่ละอะตอมยอมจำนนต่ออิเลคตรอนเดี่ยวเพื่อให้กลายเป็นไอออนที่มีประจุบวก ในขณะที่อะตอมของออกซิเจนจะยอมให้อิเล็กตรอนเหล่านี้กลายเป็นประจุลบ การรวมกันนี้ทำให้เกิดโมเลกุลที่มีขั้วไฟฟ้าที่เสถียรมากหากมีขั้วไฟฟ้าเล็กน้อย

ไอออนอิสระสามารถมีอยู่ในสารละลายหรือในวัสดุที่อยู่ภายใต้สนามไฟฟ้า เมื่อมีอยู่ในสารละลาย สารละลายจะกลายเป็นอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่สามารถนำไฟฟ้าได้ เนื่องจากประจุไฟฟ้า ไอออนมีแนวโน้มที่จะรวมตัวและก่อตัวเป็นสารประกอบมากกว่าอะตอมที่เป็นกลางทางไฟฟ้า

เมื่อนิวเคลียสของอะตอมมีโปรตอนหรือนิวตรอนมากเกินไป นิวเคลียสของอะตอมจะปล่อยโปรตอนหรือนิวตรอนออกไปเพื่อให้เกิดสภาวะสมดุล เนื่องจากความแข็งแกร่งของแรงที่ยึดนิวเคลียสไว้ด้วยกัน อนุภาคที่ออกมาจากนิวเคลียสที่ไม่เสถียรซึ่งเรียกว่านิวไคลด์กัมมันตรังสีจึงมีพลังงานสูงมาก นิวเคลียสเหล่านี้สามารถปล่อย แอลฟาซึ่งประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน บีตา, ซึ่งเป็นอิเล็กตรอนที่มีประจุลบหรือประจุบวก และ รังสีแกมมาซึ่งเป็นโฟตอนพลังงานสูง

เมื่อนิวไคลด์กัมมันตรังสีสูญเสียนิวตรอน มันจะกลายเป็นไอโซโทปที่แตกต่างกันของธาตุเดียวกัน แต่เมื่อสูญเสียโปรตอนไป มันจะกลายเป็นองค์ประกอบที่ต่างกันโดยสิ้นเชิง อะตอมยังคงปล่อยรังสีกัมมันตภาพรังสีออกไปจนกว่าจะได้จำนวนโปรตอนและนิวตรอนที่เสถียร เวลาที่ใช้สำหรับครึ่งหนึ่งของตัวอย่างที่กำหนดของไอโซโทปเฉพาะในการสลายตัวให้อยู่ในรูปแบบเสถียรเรียกว่าของมัน ครึ่งชีวิต. ครึ่งชีวิตสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตั้งแต่เสี้ยววินาทีในกรณีของ Polonium-215 ไปจนถึงหลายพันล้านปีในกรณีของ Uranium-238