Elektrony to ujemnie naładowane cząstki atomu. Elektrony okrążają jądro, które zawiera protony i neutrony, w różnych odległościach zwanych powłokami. Każdy pierwiastek ma określoną liczbę elektronów i powłok. W pewnych okolicznościach elektron może przemieszczać się z jednej powłoki do drugiej, a nawet zostać wyrzucony z pierwiastka. Istnieją dwa sposoby, dzięki którym elektron może być wystarczająco wzbudzony, aby przejść do wyższej powłoki i stanu o wyższej energii.
Absorpcja fotonów
Elektron elementu może wchłonąć foton światła, aby wejść w stan o wyższej energii. Jednak długość fali fotonu musi być określoną długością fali z każdego atomu. Każdy atom umieszczony w spektroskopie wytwarza różne kombinacje kolorów. Elementy przyjmują i emitują tylko światło o określonych długościach fal. Jeśli długość fali ma za dużo lub za mało energii dla elementu, nie zostanie zaakceptowana. Gdy elektron znajduje się w stanie wzbudzonym, aby zejść do stanu niższego, emituje foton o tej samej częstotliwości kolorów, aby uwolnić energię.
Kolizje
Gdy pierwiastki zderzają się, elektrony mogą zostać przeniesione z niskich stanów energii do stanów wyższych. Dzieje się tak, ponieważ część energii kinetycznej między dwoma zderzającymi się atomami jest przenoszona na elektron. W przypadku bardzo szybkich zderzeń elektron może zostać wybity z atomu macierzystego. Nazywa się to jonizacją kolizyjną. Elektron może wtedy zostać wchłonięty przez inne atomy. Wiązania jonowe, które powstają, gdy elektrony są przenoszone z jednego pierwiastka na drugi, występują w ten sposób.
Zmienne kolizyjne
Nie wszystkie zderzenia spowodują wzbudzenie elektronów. Energia kinetyczna, czyli energia ruchu, musi być w stanie pokonać pewien próg wzbudzenia elektronu. Temperatura to sposób na dostarczenie większej ilości energii i większej liczby zderzeń w celu wzbudzenia atomów. W niskich temperaturach pierwiastki poruszają się powoli i nie zawierają energii wystarczającej do wzbudzenia elektronów lub wywołania reakcji chemicznych. Wyższe temperatury przekazują więcej energii atomowi i zwiększają energię kinetyczną atomu i wynikające z tego zderzenia.
Znaczenie
Z elektronów w stanie wzbudzonym określa się dwa ważne fakty. Jednym z nich jest to, że skład chemiczny materiałów można określić, badając widma światła emitowane po przejściu przez pryzmat. Drugi polega na tym, że za pomocą tych widm światła chemicy są w stanie określić poziomy powłoki elektronowej i podpoziomy atomu, badając długości fal światła wytwarzanego przez każdy pierwiastek.