Si, no obstante, se supone que la producción de materia activa es el resultado de cambios, no en la molécula, sino en el propio átomo, no es de esperar que la temperatura ejerza mucha influencia. La experiencia general de la química al no lograr transformar los elementos por la acción de la temperatura es por sí misma una prueba contundente de que amplios rangos de temperatura no tienen gran efecto en alterar la estabilidad del átomo químico.
La hipótesis de que los átomos de los radioelementos sufren una desintegración espontánea fue propuesta por Rutherford y Soddy como resultado de evidencias de esta índole. El descubrimiento de la naturaleza material de los rayos añadió una sólida confirmación a la hipótesis; pues se ha señalado (sección 95) que la expulsión de partículas debe ser el resultado de una desintegración de los átomos del radioelemento.
Tomando el caso del torio como ejemplo, los procesos que ocurren en el átomo pueden imaginarse de la siguiente manera.
Debe suponerse que los átomos de torio no son sistemas permanentemente estables, sino que, en promedio, una pequeña proporción constante de ellos —aproximadamente un átomo de cada 1016 será suficiente— se desintegra por segundo.
La desintegración consiste en la expulsión del átomo de una o más partículas con gran velocidad. Para mayor simplicidad, se supondrá que cada átomo expulsa una partícula .
Se ha demostrado que la partícula del radio tiene una masa aproximadamente igual al doble de la del átomo de hidrógeno. Por la similitud de los rayos del torio y del radio, es probable que la partícula del torio no difiera mucho en masa de la del radio, y que pueda ser igual a ella.
Las partículas expulsadas de los átomos de torio al desintegrarse constituyen lo que se conoce como la «actividad no separable» del torio. Esta actividad, medida por los rayos , es de aproximadamente el 25 por ciento del máximo.
Tras la huida de una partícula , la parte del átomo que queda atrás, cuya masa es ligeramente menor que la del átomo de torio, tiende a reorganizar sus componentes para formar un sistema temporalmente estable. Es de esperar que difiera en sus propiedades químicas del átomo de torio del cual se derivó. El átomo de la sustancia Th X es, desde este punto de vista, el átomo de torio menos una partícula .
Los átomos de Th X son mucho más inestables que los átomos de torio, y uno tras otro se desintegran, expulsando cada átomo una partícula como antes. Estas partículas proyectadas dan lugar a la radiación del Th X.
Dado que la actividad del Th X se reduce a la mitad de su valor original en unos cuatro días, por término medio la mitad de los átomos de Th X se desintegran en cuatro días, siendo el número que se desintegra por segundo siempre proporcional al número presente.
Después de que un átomo de Th X ha expulsado una partícula , la masa del sistema se reduce de nuevo y sus propiedades químicas cambian. Se demostrará (sección 154) que el Th X produce la emanación de torio, la cual existe como un gas radiactivo, y que esta a su vez se transforma en materia que se deposita sobre cuerpos sólidos y da lugar a los fenómenos de actividad inducida.
Los primeros cambios sucesivos que ocurren en el torio se muestran en el diagrama siguiente (Fig. 50).