Hvad er en ustabil atom?

Et atom kan betragtes som ustabilt på en af ​​to måder. Hvis den henter eller taber en elektron, bliver den elektrisk ladet og meget reaktivt. Sådanne elektrisk ladede atomer er kendt som ioner. Ustabilitet kan også forekomme i kernen, når antallet af protoner og neutroner er ubalanceret. I et forsøg på at opnå ligevægt udsender atomet partikler i form af stråling, indtil kernen er stabil. Sådanne ustabile atomer siges at være radioaktive.

TL; DR (for længe, ​​ikke læst)

Ioner er elektrisk ustabile og er hurtige til at danne kemiske bindinger. Atomer med ustabile kerne udsender stråling, indtil kernerne bliver stabile.

Hvad er et stabilt atom?

For bedre at forstå ustabile atomer hjælper det med at forstå, hvad der udgør stabilitet. I den velkendte planetmodel består et atom af en kerne af tunge positivt ladede partikler, kaldet protoner, og elektralt neutrale kaldet neutroner. Omkredsen af ​​kernen er en sky af lysere, negativt ladede elektroner. Protoner og elektroner har lige og modsatte ladninger.

Når atomet er stabilt, har det en netto elektrisk ladning på 0, hvilket betyder at antallet af protoner er lig med antallet af elektroner. Kernen er ligeledes afbalanceret, idet antallet af protoner er lig med antallet af neutroner. Et sådant atom er ikke inert. Det kan stadig kombinere med andre for at danne kemiske forbindelser, og dens tilbøjelighed til at gøre det afhænger af antallet af dets valenselektroner, eller de elektroner der kan deles med andre atomer.

Når et atom bliver en ion

Når et atom taber eller får en elektron, bliver det en ion. Hvis det vinder en elektron, er det en kation, og hvis det taber en, er det en anion. Dette sker mest i kemiske reaktioner, hvor atomer deler elektroner for at danne en stabil ydre skal på 8. Eksempelvis består vandmolekylet af to hydrogenatomer og et oxygenatom. Brintatomerne overgiver hver sin enkeltelektron til at blive positivt ladede ioner, mens oxygenatomet accepterer dem til at blive negativt ladet. Kombinationen danner en meget stabil, hvis den er lidt elektrisk polar, molekyl.

Fri ioner kan eksistere i opløsning eller i materialer, der er underkastet et elektrisk felt. Når de findes i opløsning, bliver opløsningen en elektrolyt, som er en, der er i stand til at lede elektricitet. På grund af deres elektriske ladning har ioner en større tilbøjelighed til at kombinere og danne forbindelser end elektrisk neutrale atomer.

Nuklear ustabilitet eller radioaktivitet

Når en atomkern har et overskud af protoner eller neutroner, det smider dem i et forsøg på at opnå en afbalanceret tilstand. På grund af styrken af ​​kraften, der holder kernen sammen, er partiklerne, der kommer fra ustabile kerne, der kaldes radionuklider, meget energiske. Disse kerner kan udstråle alfastråler, som er sammensat af protoner og neutroner; beta stråler , som er negativt eller positivt ladede elektroner; og gammastråler, som er høj-energi fotoner.

Når et radionuklid mister en neutron, bliver det en anden isotop af det samme element, men når det taber en proton, bliver det helt anderledes. Atomet fortsætter med at udsende radioaktiv stråling, indtil det opnår et stabilt antal protoner og neutroner. Den tid det tager for halvdelen af ​​en given prøve af en bestemt isotop at henfalde til en stabil form kaldes dets halveringstid. Halveringstiden kan variere fra fraktioner af et sekund i tilfælde af polonium-215 til milliarder år i tilfælde af uran-238.