طريقتان لإثارة الإلكترونات في حالات الطاقة العالية

الإلكترونات هي جزيئات الذرة سالبة الشحنة. تدور الإلكترونات حول النواة ، التي تحتوي على البروتونات والنيوترونات ، على مسافات مختلفة تسمى الأصداف. يحتوي كل عنصر على عدد معين من الإلكترونات والأغلفة. في ظل ظروف معينة ، قد ينتقل الإلكترون من غلاف إلى آخر ، أو حتى يُطرد من العنصر. هناك طريقتان يمكن من خلالهما إثارة الإلكترون بدرجة كافية للانتقال إلى غلاف أعلى وحالة طاقة أعلى.

يمكن لإلكترون العنصر أن يمتص فوتونًا ضوئيًا ليدخل في حالة طاقة أعلى. ومع ذلك ، يجب أن يكون الطول الموجي للفوتون بطول موجة محدد من كل ذرة. تنتج كل ذرة عند وضعها في المطياف مجموعات مختلفة من الألوان. تقبل العناصر فقط وتصدر ضوءًا لأطوال موجية معينة. إذا كان الطول الموجي يحتوي على طاقة كبيرة جدًا أو قليلة جدًا للعنصر ، فلن يتم قبوله. بمجرد أن يكون الإلكترون في حالة الإثارة ، لكي ينزل إلى الحالة الأدنى ، فإنه يصدر نفس تردد اللون فوتون لإطلاق الطاقة.

عندما تتصادم العناصر ، يمكن أخذ الإلكترونات من حالات الطاقة المنخفضة إلى الحالات الأعلى. يحدث هذا بسبب انتقال بعض الطاقة الحركية بين الذرتين المتصادمتين إلى الإلكترون. في تأتي تصادمات سريعة جدًا ، قد يخرج الإلكترون من ذرته الأم. وهذا ما يسمى تأين الاصطدام. يمكن بعد ذلك امتصاص الإلكترون بواسطة ذرات أخرى. الروابط الأيونية ، التي تتكون عندما تنتقل الإلكترونات من عنصر إلى آخر ، تحدث بهذه الطريقة.

لن تؤدي جميع الاصطدامات إلى إثارة الإلكترونات. يجب أن تكون الطاقة الحركية ، أو طاقة الحركة ، قادرة على التغلب على عتبة معينة لإثارة الإلكترون. درجة الحرارة هي وسيلة لتوفير المزيد من الطاقة والمزيد من الاصطدامات لإثارة الذرات. في درجات الحرارة المنخفضة تتحرك العناصر ببطء ولا تحتوي على طاقة كافية لإثارة الإلكترونات أو ينتج عنها تفاعلات كيميائية. تضفي درجات الحرارة المرتفعة مزيدًا من الطاقة على الذرة وتزيد من الطاقة الحركية للذرة والاصطدامات الناتجة.

يتم تحديد حقيقتين مهمتين من الإلكترونات في حالة الإثارة. أحدهما هو أنه يمكن تحديد التركيب الكيميائي للمواد عن طريق فحص أطياف الضوء المنبعثة عند تمريرها عبر منشور. والآخر هو أن الكيميائيين باستخدام أطياف الضوء هذه قادرون على تحديد مستويات غلاف الإلكترون والمستويات الفرعية للذرة عن طريق فحص الأطوال الموجية للضوء التي ينتجها كل عنصر.