Por Chris Deziel, atualizado em 24 de março de 2022

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TL;DR (muito longo; não li)

Os íons são eletricamente instáveis e formam ligações químicas rapidamente. Átomos com núcleos desequilibrados emitem radiação até que a estabilidade seja alcançada.

O que é um átomo estável?

Um átomo estável tem uma carga elétrica neutra – seus prótons são equilibrados pelo mesmo número de elétrons – e um núcleo equilibrado onde prótons e nêutrons estão em equilíbrio. Embora tais átomos não sejam inertes, a sua capacidade de formar compostos químicos depende dos seus electrões de valência, os electrões mais externos disponíveis para ligação.

Quando um átomo se transforma em um íon

Ganhar ou perder um elétron transforma um átomo em um íon. Um ganho produz um cátion, uma perda produz um ânion. Este processo é central para a maioria das reações químicas, onde os átomos compartilham elétrons para atingir uma camada externa de oito elétrons, a configuração estável de “octeto”. Por exemplo, na água, os átomos de hidrogênio doam seu único elétron, ficando com carga positiva, enquanto o oxigênio aceita dois elétrons, ficando com carga negativa. A molécula dipolo-polar resultante é altamente estável.

Existem íons livres em soluções, tornando a solução um eletrólito capaz de conduzir eletricidade. Devido à sua carga, os íons têm maior propensão a se combinar do que os átomos neutros, acelerando a formação de compostos.

Instabilidade Nuclear ou Radioatividade

Quando um núcleo tem excesso de prótons ou nêutrons, ele busca o equilíbrio emitindo partículas – um processo conhecido como decaimento radioativo. A alta energia de ligação dentro do núcleo significa que as partículas emitidas – partículas alfa (dois prótons e dois nêutrons), partículas beta (elétrons ou pósitrons) e raios gama (fótons de alta energia) – são muito energéticas.

Durante o decaimento, a perda de um nêutron normalmente resulta em um isótopo diferente do mesmo elemento, enquanto a perda de um próton transforma o átomo em um elemento completamente diferente. O núcleo continua a emitir radiação até que a relação nêutron-próton se estabilize. O tempo característico para metade de uma amostra decair é chamado de meia-vida do isótopo, que varia de frações de segundo (por exemplo, Polônio-215) a bilhões de anos (por exemplo, Urânio-238).