Par Chris Deziel, mis à jour le 24 mars 2022
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Les ions sont électriquement instables et forment rapidement des liaisons chimiques. Les atomes dont les noyaux sont déséquilibrés émettent des rayonnements jusqu'à ce que la stabilité soit atteinte.
Un atome stable a une charge électrique neutre (ses protons sont équilibrés par le même nombre d’électrons) et un noyau équilibré où les protons et les neutrons sont en équilibre. Bien que ces atomes ne soient pas inertes, leur capacité à former des composés chimiques dépend de leurs électrons de valence, les électrons les plus externes disponibles pour la liaison.
Gagner ou perdre un électron transforme un atome en ion. Un gain donne un cation, une perte donne un anion. Ce processus est au cœur de la plupart des réactions chimiques, dans lesquelles les atomes partagent des électrons pour obtenir une couche externe de huit électrons, la configuration stable « octet ». Par exemple, dans l’eau, les atomes d’hydrogène donnent leur seul électron et se chargent positivement, tandis que l’oxygène accepte deux électrons et se chargent négativement. La molécule dipolaire résultante est très stable.
Des ions libres existent dans les solutions, ce qui fait de la solution un électrolyte capable de conduire l'électricité. En raison de leur charge, les ions ont une plus grande propension à se combiner que les atomes neutres, accélérant ainsi la formation du composé.
Lorsqu'un noyau possède un excès de protons ou de neutrons, il recherche l'équilibre en émettant des particules, un processus connu sous le nom de désintégration radioactive. L'énergie de liaison élevée à l'intérieur du noyau signifie que les particules émises (particules alpha (deux protons et deux neutrons), particules bêta (électrons ou positons) et rayons gamma (photons de haute énergie) - sont très énergétiques.
Au cours de la désintégration, la perte d'un neutron entraîne généralement la création d'un isotope différent du même élément, tandis que la perte d'un proton transforme l'atome en un élément complètement différent. Le noyau continue d’émettre des radiations jusqu’à ce que le rapport neutrons/protons se stabilise. Le temps caractéristique nécessaire à la désintégration de la moitié d'un échantillon est appelé demi-vie de l'isotope, qui va de quelques fractions de seconde (par exemple, le polonium-215) à des milliards d'années (par exemple, l'uranium-238).