تحتاج الإلكترونات التي تم تنشيطها إلى إطلاق الطاقة من أجل العودة إلى حالتها المستقرة. عندما يحدث هذا الإصدار ، فإنه يحدث في شكل ضوء. ومن ثم ، فإن أطياف الانبعاثات الذرية تمثل الإلكترونات في ذرة تعود إلى مستويات طاقة أقل. نظرًا لطبيعة فيزياء الكم ، يمكن للإلكترونات أن تمتص وتصدر فقط طاقات محددة ومنفصلة. كل عنصر له ترتيب مميز لمدارات وطاقات الإلكترون التي تحدد لون خطوط الانبعاث.
عالم الكم
في حين أن العديد من الأشياء التي ندركها تمليها الميكانيكا الكلاسيكية المستمرة ، فإن العالم الذري تمليه الانقطاع والاحتمال. توجد الإلكترونات في الذرة عند مستويات طاقة منفصلة بدون أرضية وسطى. إذا كان الإلكترون متحمسًا إلى مستوى طاقة جديد ، فإنه يقفز إلى هذا المستوى على الفور. عندما تعود الإلكترونات إلى مستويات طاقة منخفضة ، فإنها تطلق الطاقة في حزم كمية. يمكنك مقارنة هذا بالنار التي تحترق ببطء. تطلق النار المشتعلة طاقة بشكل مستمر لأنها تبرد وتحترق في النهاية. من ناحية أخرى ، ينبعث الإلكترون كل طاقته على الفور ويقفز إلى مستوى طاقة أقل دون المرور عبر حالة انتقالية.
ما الذي يحدد لون الخطوط في طيف الانبعاث؟
توجد الطاقة من الضوء في حزم تسمى الفوتونات. الفوتونات لها طاقات مختلفة تتوافق مع أطوال موجية مختلفة. لذلك ، يعكس لون خطوط الانبعاث كمية الطاقة الصادرة عن الإلكترون. تتغير هذه الطاقة اعتمادًا على البنية المدارية للذرة ومستويات طاقة إلكتروناتها. طاقات أعلى تتوافق مع الأطوال الموجية نحو الطرف الأزرق الأقصر من طيف الضوء المرئي.
خطوط الانبعاث والامتصاص
عندما يمر الضوء عبر الذرات ، يمكن لتلك الذرات أن تمتص بعض طاقة الضوء. يوضح لنا طيف الامتصاص الطول الموجي للضوء الذي امتصه غاز معين. يشبه طيف الامتصاص طيفًا مستمرًا ، أو قوس قزح ، مع بعض الخطوط السوداء. تمثل هذه الخطوط السوداء طاقات الفوتون التي تمتصها الإلكترونات في الغاز. عندما ننظر إلى طيف الانبعاث للغاز المقابل ، فإنه سيعرض معكوسًا ؛ سيكون طيف الانبعاث أسودًا في كل مكان باستثناء طاقات الفوتون التي امتصها سابقًا.
ما الذي يحدد عدد الخطوط؟
يمكن أن تحتوي أطياف الانبعاث على عدد كبير من الخطوط. عدد الخطوط لا يساوي عدد الإلكترونات في الذرة. على سبيل المثال ، يحتوي الهيدروجين على إلكترون واحد ، لكن طيف انبعاثه يظهر العديد من الخطوط. بدلاً من ذلك ، يمثل كل خط انبعاث قفزة مختلفة في الطاقة يمكن أن يصنعها إلكترون الذرة. عندما نعرض غازًا للفوتونات من جميع الأطوال الموجية ، قد يمتص كل إلكترون في الغاز فوتونًا بالطاقة المناسبة تمامًا لإثارته إلى مستوى الطاقة التالي المحتمل. ومن ثم ، فإن فوتونات طيف الانبعاث تمثل مجموعة متنوعة من مستويات الطاقة الممكنة.