En atoms elektronstruktur bestämmer dess kemiska egenskaper och dess emissionsspektrum. Emissionsspektrumet för en atom är det unika mönstret av ljusvåglängder som atomen avger när dess elektroner exciteras till högre energinivåer och sedan faller tillbaka till sina ursprungliga energinivåer.

Hur elektronstruktur förklarar färg

Olika grundämnen avger olika färger av ljus eftersom de har olika elektronstrukturer. Energinivåerna för en atoms elektroner bestäms av antalet protoner i kärnan och antalet elektroner i atomen. När en elektron exciteras till en högre energinivå, absorberar den en foton av ljus med samma mängd energi som skillnaden mellan de två energinivåerna. När elektronen faller tillbaka till sin ursprungliga energinivå sänder den ut en foton av ljus med samma mängd energi.

Våglängden för en foton av ljus är omvänt proportionell mot dess energi. Det betyder att fotoner med kortare våglängder har mer energi än fotoner med längre våglängder. Färgerna i det synliga spektrumet är ordnade från rött (längsta våglängd) till violett (kortast våglängd).

Olika grundämnen avger olika färger av ljus eftersom de har olika elektronstrukturer. Det betyder att energinivåerna för deras elektroner är olika, och de absorberar och sänder ut fotoner av ljus med olika våglängder.

Exempel på elektronstruktur och färg

Här är några exempel på hur elektronstruktur förklarar färgen på olika fyrverkerier:

* Natrium atomer avger ett gul-orange ljus eftersom deras elektroner exciteras till en högre energinivå när de värms upp. Denna energinivå är cirka 2,1 elektronvolt (eV) över den ursprungliga energinivån. När elektronerna faller tillbaka till sin ursprungliga energinivå sänder de ut en foton av ljus med en våglängd på cirka 589 nm, vilket är i den gul-orange delen av det synliga spektrumet.

* Koppar atomer avger grönt ljus eftersom deras elektroner exciteras till en högre energinivå när de värms upp. Denna energinivå är cirka 2,9 eV över den ursprungliga energinivån. När elektronerna faller tillbaka till sin ursprungliga energinivå sänder de ut en foton av ljus med en våglängd på cirka 522 nm, vilket är i den gröna delen av det synliga spektrumet.

* Strontium atomer avger ett rött ljus eftersom deras elektroner exciteras till en högre energinivå när de värms upp. Denna energinivå ligger cirka 1,8 eV över den ursprungliga energinivån. När elektronerna faller tillbaka till sin ursprungliga energinivå sänder de ut en foton av ljus med en våglängd på cirka 688 nm, vilket är i den röda delen av det synliga spektrumet.

Slutsats

En atoms elektronstruktur bestämmer dess emissionsspektrum och dess färg. Det är därför olika element avger olika färger av ljus när de värms upp eller exciteras. Denna kunskap används för att skapa fyrverkerier som ger en mängd olika vackra färger.