2 sätt att excitera elektroner i tillstånd med hög energi

Elektroner är atomens negativt laddade partiklar. Elektroner kretsar kring kärnan, som innehåller protonerna och neutronerna, på olika avstånd som kallas skal. Varje element har ett visst antal elektroner och skal. Under vissa omständigheter kan en elektron flytta från ett skal till ett annat, eller till och med utvisas från elementet. Det finns två sätt på vilka en elektron kan vara tillräckligt upphetsad för att flytta till ett högre skal och högre energitillstånd.

Ett elements elektron kan absorbera en ljusfoton för att komma in i ett högre energitillstånd. Fotons våglängd måste dock vara en specifik våglängd från varje atom. Varje atom när den placeras i spektroskop ger olika kombinationer av färger. Elementen accepterar och avger endast ljus med vissa våglängder. Om våglängden har för mycket eller för lite energi för elementet accepteras det inte. När elektronen är i upphetsat tillstånd avger den samma färgfrekvensfoton för att frigöra energi för att den ska komma ner till det lägre tillståndet.

När element kolliderar kan elektroner tas från låga energitillstånd till högre tillstånd. Detta inträffar eftersom en del av den kinetiska energin mellan de två kolliderande atomerna överförs till elektronen. Inom mycket snabba kollisioner kan en elektron slås fri från dess moderatom. Detta kallas kollisionsjonisering. Elektronen kan sedan absorberas av andra atomer. Joniska bindningar, som bildas när elektroner överförs från ett element till ett annat, uppträder på sättet.

Inte alla kollisioner kommer att leda till att elektroner exciteras. Den kinetiska energin, eller rörelsenergin, måste kunna övervinna en viss tröskel för att excitera elektronen. Temperatur är ett sätt att ge mer energi och fler kollisioner för att excitera atomer. Vid låga temperaturer rör sig element långsamt och innehåller inte tillräckligt med energi för att excitera elektroner eller resultera i kemiska reaktioner. Högre temperaturer ger mer energi till atomen och ökar atomens kinetiska energi och resulterande kollisioner.

Två viktiga fakta bestäms av elektroner i ett upphetsat tillstånd. Det ena är att den kemiska sammansättningen av material kan bestämmas genom att undersöka ljusspektra som avges när de passeras genom ett prisma. Den andra är att med hjälp av denna ljusspektra kan kemister bestämma elektronskalnivåer och subnivåer av atomen genom att undersöka våglängderna för ljus som produceras av varje element.