Електроните са отрицателно заредените частици на атома. Електроните обикалят ядрото, което съдържа протоните и неутроните, на различни разстояния, наречени черупки. Всеки елемент има определен брой електрони и черупки. При определени обстоятелства електрон може да се премести от една обвивка в друга или дори да бъде изхвърлен от елемента. Има два начина, по които електронът може да бъде възбуден достатъчно, за да премине към по-висока обвивка и по-високо енергийно състояние.
Абсорбция на фотони
Електронът на даден елемент може да абсорбира светлинен фотон, за да влезе в по-високо енергийно състояние. Дължината на вълната на фотона обаче трябва да бъде определена дължина на вълната от всеки атом. Всеки атом, когато се постави в спектроскоп, произвежда различни комбинации от цветове. Елементите приемат и излъчват светлина само с определени дължини на вълната. Ако дължината на вълната има твърде много или твърде малко енергия за елемента, тя няма да бъде приета. След като електронът е в възбудено състояние, за да слезе в по-ниско състояние, той излъчва една и съща цветна фотона, за да освободи енергия.
Сблъсъци
Когато елементите се сблъскат, електроните могат да бъдат отведени от ниско енергийно състояние към по-високо състояние. Това се случва, защото част от кинетичната енергия между двата сблъскващи се атома се прехвърля в електрона. При много бързи сблъсъци електронът може да бъде освободен от родителския си атом. Това се нарича сблъсъчна йонизация. Тогава електронът може да бъде абсорбиран от други атоми. Йонните връзки, които се образуват, когато електроните се прехвърлят от един елемент в друг, се появяват по модата.
Променливи на сблъсъци
Не всички сблъсъци ще доведат до възбуждане на електроните. Кинетичната енергия или енергията на движението трябва да може да преодолее определен праг, за да възбуди електрона. Температурата е начин за осигуряване на повече енергия и повече сблъсъци за възбуждане на атомите. При ниски температури елементите се движат бавно и не съдържат достатъчно енергия, за да възбудят електроните или да доведат до химически реакции. По-високите температури придават повече енергия на атома и увеличават кинетичната енергия на атома и произтичащите от това сблъсъци.
Значение
Два важни факта се определят от електрони във възбудено състояние. Едната е, че химичният състав на материалите може да се определи чрез изследване на светлинните спектри, отделяни при преминаване през призма. Другото е, че с помощта на този светлинен спектър химиците са в състояние да определят нивата на електронната обвивка и поднивата на атома, като изследват дължините на вълните на светлината, произведени от всеки елемент.