Energiserte elektroner trenger å frigjøre energi for å komme tilbake til sin stabile tilstand. Når denne utgivelsen skjer, skjer den i form av lys. Derfor representerer atomutslippsspektrene elektronene i et atom som går tilbake til lavere energinivå. På grunn av kvantefysikkens natur kan elektroner absorbere og avgi bare spesifikke, diskrete energier. Hvert element har et karakteristisk arrangement av elektronorbitaler og energier som dikterer hvilken farge utslippslinjene vil være.
Kvanteverdenen
Mens mange av de tingene vi oppfatter er diktert av klassisk, kontinuerlig mekanikk, dikteres atomverdenen av diskontinuitet og sannsynlighet. Elektronene i et atom eksisterer på diskrete energinivå uten mellomgrunn. Hvis et elektron er spent på et nytt energinivå, hopper det øyeblikkelig opp til det nivået. Når elektroner går tilbake til lavere energinivå, frigjør de energi i kvantiserte pakker. Du kan kontrastere dette med en brann som sakte brenner ut. En brennende ild avgir energi kontinuerlig når den avkjøles og til slutt brenner ut. Et elektron, derimot, sender ut all sin energi øyeblikkelig og hopper til et lavere energinivå uten å passere gjennom en overgangstilstand.
Hva bestemmer fargen på linjer i et utslippsspektrum?
Energi fra lys finnes i pakker som kalles fotoner. Fotoner har forskjellige energier som tilsvarer forskjellige bølgelengder. Derfor gjenspeiler fargen på utslippslinjene mengden energi som frigjøres av et elektron. Denne energien endres avhengig av atomens orbitale struktur og energinivået til elektronene. Høyere energier tilsvarer bølgelengder mot den kortere, blå enden av det synlige lysspekteret.
Utslipps- og absorpsjonslinjer
Når lys passerer gjennom atomer, kan disse atomer absorbere noe av lysets energi. Et absorpsjonsspektrum viser oss hvilken bølgelengde fra lys som ble absorbert av en bestemt gass. Et absorpsjonsspektrum ser ut som et kontinuerlig spektrum, eller regnbue, med noen svarte linjer. Disse svarte linjene representerer fotonenergier absorbert av elektroner i gassen. Når vi ser på utslippsspekteret for den tilsvarende gassen, vil den vise det inverse; utslippsspektret vil være svart overalt bortsett fra foton-energiene det tidligere absorberte.
Hva bestemmer antall linjer?
Emisjonsspektre kan ha et stort antall linjer. Antall linjer tilsvarer ikke antall elektroner i et atom. For eksempel har hydrogen ett elektron, men dets utslippsspektrum viser mange linjer. I stedet representerer hver utslippslinje et annet hopp i energi som et elektron av et atom kan lage. Når vi utsetter en gass for fotoner av alle bølgelengder, kan hvert elektron i gassen absorbere et foton med nøyaktig riktig energi for å stimulere det til neste mulige energinivå. Derfor representerer fotonene i et utslippsspekter en rekke mulige energinivåer.