Енергизираните електрони трябва да отделят енергия, за да се върнат в стабилното си състояние. Когато това освобождаване се случи, то се случва под формата на светлина. Следователно, атомните емисионни спектри представляват електроните в атом, връщащи се към по-ниски енергийни нива. Поради естеството на квантовата физика, електроните могат да абсорбират и излъчват само специфични, дискретни енергии. Всеки елемент има характерно разположение на електронните орбитали и енергии, което диктува какъв цвят ще бъдат емисионните линии.
Квантовият свят
Докато много от нещата, които възприемаме, са продиктувани от класическа, непрекъсната механика, атомният свят е продиктуван от прекъснатост и вероятност. Електроните в атома съществуват на дискретни енергийни нива без средно положение. Ако електрон се възбуди до ново енергийно ниво, той мигновено скача до това ниво. Когато електроните се върнат към по-ниски енергийни нива, те освобождават енергия в квантовани пакети. Можете да противопоставите това на огън, който бавно изгаря. Изгарящият огън излъчва енергия непрекъснато, докато се охлажда и в крайна сметка изгаря. Електронът, от друга страна, излъчва мигновено цялата си енергия и скача на по-ниско енергийно ниво, без да преминава през преходно състояние.
Какво определя цвета на линиите в емисионния спектър?
Енергията от светлината съществува в пакети, наречени фотони. Фотоните имат различни енергии, които съответстват на различни дължини на вълните. Следователно цветът на емисионните линии отразява количеството енергия, освободено от електрон. Тази енергия се променя в зависимост от орбиталната структура на атома и енергийните нива на неговите електрони. По-високите енергии съответстват на дължините на вълните към по-късия, син край на видимия светлинен спектър.
Линии за емисии и абсорбция
Когато светлината преминава през атомите, тези атоми могат да поемат част от енергията на светлината. Спектърът на поглъщане ни показва коя дължина на вълната от светлината е погълната от определен газ. Абсорбционният спектър изглежда като непрекъснат спектър или дъга с някои черни линии. Тези черни линии представляват енергиите на фотоните, погълнати от електроните в газа. Когато разглеждаме емисионния спектър за съответния газ, той ще покаже обратното; емисионният спектър ще бъде черен навсякъде, с изключение на фотонните енергии, които преди това е погълнал.
Какво определя броя на линиите?
Емисионните спектри могат да имат голям брой линии. Броят на линиите не е равен на броя на електроните в атома. Например, водородът има един електрон, но неговият емисионен спектър показва много линии. Вместо това, всяка емисионна линия представлява различен скок в енергията, който може да направи електрон от атом. Когато излагаме газ на фотони с всички дължини на вълните, всеки електрон в газа може да абсорбира фотон с точно точната енергия, за да го възбуди в следващото възможно енергийно ниво. Следователно фотоните от емисионния спектър представляват разнообразие от възможни енергийни нива.