Hvordan forklarer elektronstrukturen af ​​atomet og emissionsspektrene farve forskellige fyrværkeri?

Et atoms elektronstruktur bestemmer dets kemiske egenskaber og dets emissionsspektrum. Et atoms emissionsspektrum er det unikke mønster af bølgelængder af lys, som atomet udsender, når dets elektroner exciteres til højere energiniveauer og derefter falder tilbage til deres oprindelige energiniveauer.

Hvordan elektronstruktur forklarer farve

Forskellige grundstoffer udsender forskellige farver af lys, fordi de har forskellige elektronstrukturer. Energiniveauerne for et atoms elektroner bestemmes af antallet af protoner i kernen og antallet af elektroner i atomet. Når en elektron exciteres til et højere energiniveau, absorberer den en foton af lys med samme mængde energi som forskellen mellem de to energiniveauer. Når elektronen falder tilbage til sit oprindelige energiniveau, udsender den en foton af lys med samme mængde energi.

Bølgelængden af ​​en lysfoton er omvendt proportional med dens energi. Det betyder, at fotoner med kortere bølgelængder har mere energi end fotoner med længere bølgelængder. Farverne i det synlige spektrum er arrangeret fra rød (længste bølgelængde) til violet (korteste bølgelængde).

Forskellige grundstoffer udsender forskellige farver af lys, fordi de har forskellige elektronstrukturer. Det betyder, at deres elektroners energiniveauer er forskellige, og de absorberer og udsender fotoner af lys med forskellige bølgelængder.

Eksempler på elektronstruktur og farve

Her er nogle eksempler på, hvordan elektronstruktur forklarer farven på forskellige fyrværkeri:

* Natrium atomer udsender et gul-orange lys, fordi deres elektroner exciteres til et højere energiniveau, når de opvarmes. Dette energiniveau er omkring 2,1 elektronvolt (eV) over det oprindelige energiniveau. Når elektronerne falder tilbage til deres oprindelige energiniveau, udsender de en foton af lys med en bølgelængde på omkring 589 nm, som er i den gul-orange del af det synlige spektrum.

* Kobber atomer udsender grønt lys, fordi deres elektroner exciteres til et højere energiniveau, når de opvarmes. Dette energiniveau er omkring 2,9 eV over det oprindelige energiniveau. Når elektronerne falder tilbage til deres oprindelige energiniveau, udsender de en foton af lys med en bølgelængde på omkring 522 nm, som er i den grønne del af det synlige spektrum.

* Strontium atomer udsender et rødt lys, fordi deres elektroner exciteres til et højere energiniveau, når de opvarmes. Dette energiniveau er omkring 1,8 eV over det oprindelige energiniveau. Når elektronerne falder tilbage til deres oprindelige energiniveau, udsender de en foton af lys med en bølgelængde på omkring 688 nm, som er i den røde del af det synlige spektrum.

Konklusion

Et atoms elektronstruktur bestemmer dets emissionsspektrum og dets farve. Dette er grunden til, at forskellige elementer udsender forskellige farver af lys, når de opvarmes eller ophidses. Denne viden bruges til at skabe fyrværkeri, der producerer en række smukke farver.