Door Chris Deziel, bijgewerkt op 24 maart 2022

kotoffei/iStock/GettyImages

TL;DR (te lang; niet gelezen)

Ionen zijn elektrisch onstabiel en vormen snel chemische bindingen. Atomen met ongebalanceerde kernen zenden straling uit totdat stabiliteit is bereikt.

Wat is een stabiel atoom?

Een stabiel atoom heeft een neutrale elektrische lading (de protonen worden in evenwicht gehouden door hetzelfde aantal elektronen) en een gebalanceerde kern waar protonen en neutronen in evenwicht zijn. Hoewel dergelijke atomen niet inert zijn, hangt hun vermogen om chemische verbindingen te vormen af van hun valentie-elektronen, de buitenste elektronen die beschikbaar zijn voor binding.

Wanneer een atoom een ion wordt

Het verkrijgen of verliezen van een elektron transformeert een atoom in een ion. Een winst levert een kation op, een verlies levert een anion op. Dit proces staat centraal bij de meeste chemische reacties, waarbij atomen elektronen delen om een ​​buitenste schil van acht elektronen te bereiken, de stabiele ‘octet’-configuratie. In water doneren waterstofatomen bijvoorbeeld hun enkele elektron, waardoor ze positief geladen worden, terwijl zuurstof twee elektronen accepteert en negatief geladen wordt. Het resulterende dipool-polaire molecuul is zeer stabiel.

In oplossingen bestaan vrije ionen, waardoor de oplossing een elektrolyt is die elektriciteit kan geleiden. Vanwege hun lading hebben ionen een grotere neiging om te combineren dan neutrale atomen, waardoor de vorming van verbindingen wordt versneld.

Nucleaire instabiliteit of radioactiviteit

Wanneer een kern een teveel aan protonen of neutronen heeft, zoekt hij naar evenwicht door deeltjes uit te zenden – een proces dat bekend staat als radioactief verval. De hoge bindingsenergie in de kern betekent dat uitgezonden deeltjes (alfadeeltjes (twee protonen en twee neutronen), bètadeeltjes (elektronen of positronen) en gammastraling (fotonen met hoge energie)) zeer energiek zijn.

Tijdens verval resulteert het verlies van een neutron doorgaans in een andere isotoop van hetzelfde element, terwijl het verlies van een proton het atoom in een totaal ander element transformeert. De kern blijft straling uitzenden totdat de verhouding tussen neutronen en protonen zich stabiliseert. De karakteristieke tijd waarin de helft van een monster vervalt, wordt de halfwaardetijd van de isotoop genoemd, die varieert van fracties van een seconde (bijvoorbeeld Polonium-215) tot miljarden jaren (bijvoorbeeld Uranium-238).