Een atoom kan op twee manieren als onstabiel worden beschouwd. Als het een elektron opneemt of verliest, wordt het elektrisch geladen en zeer reactief. Dergelijke elektrisch geladen atomen zijn bekend als ionen. Instabiliteit kan ook in de kern optreden wanneer het aantal protonen en neutronen ongebalanceerd is. In een poging om evenwicht te bereiken, zendt het atoom deeltjes uit in de vorm van straling totdat de kern stabiel is. Van dergelijke onstabiele atomen wordt gezegd dat ze radioactief zijn.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Ionen zijn elektrisch onstabiel en vormen snel chemische bindingen. Atomen met onstabiele kernen zenden straling uit totdat de kernen stabiel worden.

Wat is een stabiel atoom?

Om onstabiele atomen beter te begrijpen, helpt het om te waarderen wat stabiliteit vormt. In het bekende planetaire model bestaat een atoom uit een kern van zware positief geladen deeltjes, protonen genaamd, en elektrisch neutrale neutronen. Het cirkelen van de kern is een wolk van lichtere, negatief geladen elektronen. Protonen en elektronen hebben gelijke en tegengestelde ladingen.

Wanneer het atoom stabiel is, heeft het een netto elektrische lading van 0, wat betekent dat het aantal protonen gelijk is aan het aantal elektronen. De kern is ook gebalanceerd, doordat het aantal protonen gelijk is aan het aantal neutronen. Zo'n atoom is niet inert. Het kan nog steeds met anderen worden gecombineerd om chemische verbindingen te vormen, en de neiging ervan om dit te doen hangt af van het aantal valentie-elektronen, of die elektronen die met andere atomen kunnen worden gedeeld.

Wanneer een atoom een ​​ion wordt

Wanneer een atoom een ​​elektron verliest of wint, wordt het een ion. Als het een elektron krijgt, is het een kation. Als het een elektron verliest, is het een anion. Dit gebeurt het meest bij chemische reacties, waarbij atomen elektronen delen om een ​​stabiele buitenschil van 8 te vormen. Het watermolecuul bestaat bijvoorbeeld uit twee waterstofatomen en een zuurstofatoom. De waterstofatomen geven elk hun enkele elektron af om een ​​positief geladen ion te worden, terwijl het zuurstofatoom ze accepteert om negatief geladen te worden. De combinatie vormt een zeer stabiel, als enigszins elektrisch polair, molecuul.

Vrije ionen kunnen voorkomen in oplossing of in materialen die onderworpen zijn aan een elektrisch veld. Wanneer ze in oplossing bestaan, wordt de oplossing een elektrolyt, die in staat is om elektriciteit te geleiden. Vanwege hun elektrische lading hebben ionen een grotere neiging om verbindingen te combineren en te vormen dan elektrisch neutrale atomen.

Nucleaire instabiliteit of radioactiviteit

Wanneer een atoomkern een overmaat aan protonen of neutronen heeft, het werpt ze weg in een poging om een ​​gebalanceerde staat te bereiken. Vanwege de kracht van de kracht die de kern bij elkaar houdt, zijn de deeltjes die uit onstabiele kernen komen, die radionucliden worden genoemd, zeer energiek. Deze kernen kunnen alpha-stralen uitzenden, die zijn samengesteld uit protonen en neutronen; bètastraling ,
die negatief of positief geladen elektronen zijn; en gammastralen, die fotonen met hoge energie zijn.

Wanneer een radionuclide een neutron verliest, wordt het een andere isotoop van hetzelfde element, maar wanneer het een proton verliest, wordt het een geheel ander element. Het atoom blijft radioactieve straling uitstoten tot het een stabiel aantal protonen en neutronen tot stand brengt. De tijd die het duurt voordat de helft van een bepaald monster van een bepaalde isotoop in een stabiele vorm vervalt, wordt de halveringstijd genoemd. Halfwaardetijden kunnen variëren van fracties van een seconde in het geval van Polonium-215, tot miljarden jaren in het geval van Uranium-238.