Elektronit ovat negatiivisesti varautuneita atomin hiukkasia. Elektronit kiertävät ydintä, joka sisältää protonit ja neutronit, eri etäisyyksillä, joita kutsutaan kuoriksi. Jokaisessa elementissä on tietty määrä elektroneja ja kuoria. Tietyissä olosuhteissa elektroni voi siirtyä kuoresta toiseen tai jopa erottua elementistä. On kaksi tapaa, jolla elektroni voidaan herättää tarpeeksi siirtyäkseen korkeammalle kuorelle ja korkeammalle energiatilalle.
Fotonien imeytyminen
Elementin elektroni voi absorboida valofotonin siirtyäkseen korkeamman energian tilaan. Fotonin aallonpituuden on kuitenkin oltava tietyn aallonpituuden kustakin atomista. Jokainen atomi spektroskooppiin asetettuna tuottaa erilaisia väriyhdistelmiä. Elementit hyväksyvät ja lähettävät vain tiettyjen aallonpituuksien valoa. Jos aallonpituudella on liikaa tai liian vähän energiaa elementille, sitä ei hyväksytä. Kun elektroni on viritetyssä tilassa, päästäkseen se alempaan tilaan, se lähettää saman väritaajuisen fotonin vapauttaakseen energiaa.
Törmäykset
Kun elementit törmäävät, elektronit voidaan viedä matalista energiatiloista korkeampiin tiloihin. Tämä tapahtuu, koska osa kahden törmäävän atomin välisestä kineettisestä energiasta siirtyy elektroniin. Tulevissa erittäin nopeissa törmäyksissä elektroni voidaan lyödä irti pääatomistaan. Tätä kutsutaan törmäysionisaatioksi. Elektroni pystyy sitten absorboimaan muut atomit. Ionisidoksia, jotka muodostuvat, kun elektroneja siirretään yhdestä elementistä toiseen, esiintyy muodilla.
Törmäysmuuttujat
Kaikki törmäykset eivät aiheuta elektronien viritystä. Kineettisen energian tai liikkeen energian on kyettävä ylittämään tietty kynnys elektronin virittämiseksi. Lämpötila on tapa tuottaa enemmän energiaa ja enemmän törmäyksiä atomien virittämiseksi. Alhaisissa lämpötiloissa elementit liikkuvat hitaasti eivätkä sisällä riittävästi energiaa elektronien virittämiseen tai kemiallisten reaktioiden aikaansaamiseen. Korkeammat lämpötilat antavat atomille enemmän energiaa ja lisäävät atomin kineettistä energiaa ja siitä johtuvia törmäyksiä.
Merkitys
Kaksi tärkeää tosiasiaa määritetään elektroneista viritetyssä tilassa. Yksi on se, että materiaalien kemiallinen koostumus voidaan määrittää tutkimalla prisman läpi kulkevat valospektrit. Toinen on se, että tätä valospektriä käyttämällä kemistit pystyvät määrittämään atomin elektronikuoren tasot ja alatasot tutkimalla kunkin elementin tuottaman valon aallonpituuksia.