2 måder at excitere elektroner i stater med høj energi

Elektroner er atomets negativt ladede partikler. Elektroner kredser om kernen, som indeholder protoner og neutroner, i forskellige afstande kaldet skaller. Hvert element har et bestemt antal elektroner og skaller. Under visse omstændigheder kan en elektron bevæge sig fra en skal til en anden eller endda blive udvist fra elementet. Der er to måder, hvorpå en elektron kan blive begejstret nok til at flytte til en højere skal og højere energitilstand.

Et elements elektron kan absorbere en lysfoton for at komme ind i en højere energitilstand. Imidlertid skal fotonens bølgelængde være en bestemt bølgelængde fra hvert atom. Når hvert atom placeres i spektroskop, produceres forskellige kombinationer af farver. Elementerne accepterer og udsender kun lys med bestemte bølgelængder. Hvis bølgelængden har for meget eller for lidt energi til elementet, accepteres det ikke. Når elektronen er i ophidset tilstand, for at den kommer ned til den lavere tilstand, udsender den den samme farvefrekvensfoton for at frigive energi.

Når elementer kolliderer, kan elektroner tages fra lave energitilstande til højere tilstande. Dette sker, fordi noget af den kinetiske energi mellem de to kolliderende atomer overføres til elektronen. Inden meget hurtige kollisioner kan en elektron blive banket fri for sit moderatom. Dette kaldes kollisionsionisering. Elektronen er derefter i stand til at blive absorberet af andre atomer. Ioniske bindinger, der dannes, når elektroner overføres fra et element til et andet, forekommer på den måde.

Ikke alle kollisioner vil resultere i excitering af elektroner. Den kinetiske energi eller bevægelsesenergien skal være i stand til at overvinde en bestemt tærskel for at excitere elektronen. Temperatur er en måde at give mere energi og flere kollisioner til at excitere atomer. Ved lave temperaturer bevæger elementerne sig langsomt og indeholder ikke tilstrækkelig energi til at excitere elektroner eller resultere i kemiske reaktioner. Højere temperaturer giver atom mere energi og øger atomets kinetiske energi og resulterende kollisioner.

To vigtige fakta bestemmes ud fra elektroner i en ophidset tilstand. Den ene er, at den kemiske sammensætning af materialer kan bestemmes ved at undersøge de lysspektre, der afgives, når de føres gennem et prisme. Den anden er, at ved hjælp af denne lysspektre er kemikere i stand til at bestemme elektronskalniveauer og underniveauer af atomet ved at undersøge bølgelængderne af lys produceret af hvert element.