Enerģijas elektroniem ir jāatbrīvo enerģija, lai atgrieztos stabilajā stāvoklī. Kad notiek šī atbrīvošanās, tā notiek gaismas formā. Tādējādi atomu emisijas spektri attēlo elektronus atomā, kas atgriežas zemākā enerģijas līmenī. Kvantu fizikas rakstura dēļ elektroni var absorbēt un izstarot tikai specifiskas, diskrētas enerģijas. Katram elementam ir raksturīgs elektronu orbitāļu un enerģiju izvietojums, kas nosaka, kādā krāsā būs emisijas līnijas.
Kvantu pasaule
Kaut arī daudzas lietas, ko mēs uztveram, nosaka klasiskā nepārtrauktā mehānika, atomu pasauli nosaka nepārtrauktība un varbūtība. Elektroni atomā pastāv atsevišķos enerģijas līmeņos bez vidusceļa. Ja elektronu uzbudina jauns enerģijas līmenis, tas acumirklī lec līdz šim līmenim. Kad elektroni atgriežas zemākā enerģijas līmenī, tie atbrīvo enerģiju kvantētās paketēs. Jūs varat to pretstatīt ugunij, kas lēnām izdeg. Degoša uguns nepārtraukti izstaro enerģiju, jo tā atdziest un galu galā izdeg. Savukārt elektrons visu savu enerģiju izstaro uzreiz un lec uz zemāku enerģijas līmeni, neizlaižot pārejas stāvokli.
Kas nosaka līniju krāsu emisijas spektrā?
Gaismas enerģija pastāv paketēs, ko sauc par fotoniem. Fotoniem ir dažādas enerģijas, kas atbilst dažādiem viļņu garumiem. Tāpēc emisijas līniju krāsa atspoguļo elektrona izdalīto enerģijas daudzumu. Šī enerģija mainās atkarībā no atoma orbītas struktūras un tā elektronu enerģijas līmeņiem. Augstākas enerģijas atbilst viļņu garumiem virzienā uz redzamā gaismas spektra īsāko, zilo galu.
Emisijas un absorbcijas līnijas
Kad gaisma iet caur atomiem, šie atomi var absorbēt daļu no gaismas enerģijas. Absorbcijas spektrs parāda, kuru viļņa garumu no gaismas absorbēja konkrēta gāze. Absorbcijas spektrs izskatās kā nepārtraukts spektrs vai varavīksne ar dažām melnām līnijām. Šīs melnās līnijas attēlo fotonu enerģiju, ko absorbē gāzā esošie elektroni. Kad mēs aplūkosim attiecīgās gāzes emisijas spektru, tas parādīs apgriezto vērtību; emisijas spektrs būs melns visur, izņemot fotonu enerģijas, kuras tas iepriekš absorbēja.
Kas nosaka līniju skaitu?
Emisijas spektros var būt liels līniju skaits. Līniju skaits nav vienāds ar elektronu skaitu atomā. Piemēram, ūdeņradim ir viens elektrons, bet tā emisijas spektrā ir redzamas daudzas līnijas. Tā vietā katra emisijas līnija attēlo atšķirīgu enerģijas lēcienu, ko varētu veikt atoma elektrons. Kad mēs pakļaujam gāzi visu viļņu garumu fotoniem, katrs gāzē esošais elektrons var absorbēt fotonu ar tieši tādu enerģiju, lai ierosinātu to nākamajā iespējamajā enerģijas līmenī. Tādējādi emisijas spektra fotoni atspoguļo dažādus iespējamos enerģijas līmeņus.