Les électrons sont les particules chargées négativement de l'atome. Les électrons entourent le noyau, qui contient les protons et les neutrons, à différentes distances appelées coquilles. Chaque élément possède un certain nombre d'électrons et de couches. Dans certaines circonstances, un électron peut se déplacer d'une coquille à une autre, voire être expulsé de l'élément. Il existe deux manières pour un électron d'être suffisamment excité pour passer à une couche plus élevée et à un état d'énergie plus élevé.
Absorption de photons
L'électron d'un élément peut absorber un photon lumineux pour entrer dans un état d'énergie plus élevée. Cependant, la longueur d'onde du photon doit être une longueur d'onde spécifique de chaque atome. Chaque atome placé dans le spectroscope produit différentes combinaisons de couleurs. Les éléments n'acceptent et n'émettent que de la lumière de certaines longueurs d'onde. Si la longueur d'onde a trop ou trop peu d'énergie pour l'élément, elle ne sera pas acceptée. Une fois que l'électron est dans l'état excité, pour qu'il descende à l'état inférieur, il émet le même photon de fréquence de couleur pour libérer de l'énergie.
Collisions
Lorsque des éléments entrent en collision, les électrons peuvent passer d'états d'énergie bas à des états plus élevés. Cela se produit parce qu'une partie de l'énergie cinétique entre les deux atomes en collision est transférée dans l'électron. Lors de collisions très rapides, un électron peut être éjecté de son atome parent. C'est ce qu'on appelle l'ionisation par collision. L'électron peut alors être absorbé par d'autres atomes. Les liaisons ioniques, qui se forment lorsque les électrons sont transférés d'un élément à un autre, se produisent de la même manière.
Variables de collision
Toutes les collisions n'entraîneront pas l'excitation d'électrons. L'énergie cinétique, ou l'énergie du mouvement, doit pouvoir dépasser un certain seuil pour exciter l'électron. La température est un moyen de fournir plus d'énergie et plus de collisions pour exciter les atomes. À basse température, les éléments se déplacent lentement et ne contiennent pas suffisamment d'énergie pour exciter les électrons ou entraîner des réactions chimiques. Des températures plus élevées confèrent plus d'énergie à l'atome et augmentent l'énergie cinétique de l'atome et les collisions qui en résultent.
Importance
Deux faits importants sont déterminés à partir d'électrons dans un état excité. La première est que la composition chimique des matériaux peut être déterminée en examinant les spectres lumineux émis lors du passage à travers un prisme. L'autre est qu'en utilisant ce spectre lumineux, les chimistes sont capables de déterminer les niveaux et les sous-niveaux de la couche électronique de l'atome en examinant les longueurs d'onde de la lumière produite par chaque élément.