Πώς εξηγεί η δομή των ηλεκτρονίων του ατόμου και των φάσματος εκπομπής σε διάφορα πυροτεχνήματα;
Η δομή ηλεκτρονίων ενός ατόμου καθορίζει τις χημικές του ιδιότητες και το φάσμα εκπομπών του. Το φάσμα εκπομπών ενός ατόμου είναι το μοναδικό πρότυπο των μήκους κύματος του φωτός που εκπέμπει το άτομο όταν τα ηλεκτρόνια του είναι ενθουσιασμένα με υψηλότερα επίπεδα ενέργειας και στη συνέχεια πέφτουν πίσω στα αρχικά τους επίπεδα ενέργειας.
Πώς η δομή ηλεκτρονίων εξηγεί το χρώμα
Διαφορετικά στοιχεία εκπέμπουν διαφορετικά χρώματα φωτός επειδή έχουν διαφορετικές δομές ηλεκτρονίων. Τα επίπεδα ενέργειας των ηλεκτρονίων ενός ατόμου καθορίζονται από τον αριθμό των πρωτονίων στον πυρήνα και τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο άτομο. Όταν ένα ηλεκτρόνιο είναι ενθουσιασμένο σε υψηλότερο επίπεδο ενέργειας, απορροφά ένα φωτόνιο φωτός με την ίδια ποσότητα ενέργειας με τη διαφορά μεταξύ των δύο επιπέδων ενέργειας. Όταν το ηλεκτρόνιο επιστρέφει στο αρχικό του επίπεδο ενέργειας, εκπέμπει ένα φωτόνιο φωτός με την ίδια ποσότητα ενέργειας.
Το μήκος κύματος ενός φωτονίου του φωτός είναι αντιστρόφως ανάλογο με την ενέργειά του. Αυτό σημαίνει ότι τα φωτόνια με μικρότερα μήκη κύματος έχουν περισσότερη ενέργεια από τα φωτόνια με μεγαλύτερα μήκη κύματος. Τα χρώματα του ορατού φάσματος είναι διατεταγμένα από κόκκινο (μεγαλύτερο μήκος κύματος) σε βιολετί (μικρότερο μήκος κύματος).
Διαφορετικά στοιχεία εκπέμπουν διαφορετικά χρώματα φωτός επειδή έχουν διαφορετικές δομές ηλεκτρονίων. Αυτό σημαίνει ότι τα ενεργειακά επίπεδα των ηλεκτρονίων τους είναι διαφορετικά και απορροφούν και εκπέμπουν φωτόνια φωτός με διαφορετικά μήκη κύματος.
Παραδείγματα δομής ηλεκτρονίων και χρώματος
Ακολουθούν μερικά παραδείγματα για το πώς εξηγεί η δομή των ηλεκτρονίων το χρώμα των διαφόρων πυροτεχνημάτων:
* νάτριο Τα άτομα εκπέμπουν ένα κίτρινο-πορτοκαλί φως επειδή τα ηλεκτρόνια τους είναι ενθουσιασμένα σε υψηλότερο επίπεδο ενέργειας όταν θερμαίνονται. Αυτό το επίπεδο ενέργειας είναι περίπου 2,1 ηλεκτρονίων βολτ (EV) πάνω από το αρχικό επίπεδο ενέργειας. Όταν τα ηλεκτρόνια πέφτουν πίσω στο αρχικό τους επίπεδο ενέργειας, εκπέμπουν ένα φωτόνιο φωτός με μήκος κύματος περίπου 589 nm, το οποίο βρίσκεται στο κίτρινο-πορτοκαλί τμήμα του ορατού φάσματος.
* Χαλκός Τα άτομα εκπέμπουν πράσινο φως επειδή τα ηλεκτρόνια τους είναι ενθουσιασμένα σε υψηλότερο επίπεδο ενέργειας όταν θερμαίνονται. Αυτό το επίπεδο ενέργειας είναι περίπου 2,9 eV πάνω από το αρχικό επίπεδο ενέργειας. Όταν τα ηλεκτρόνια πέφτουν πίσω στο αρχικό τους επίπεδο ενέργειας, εκπέμπουν ένα φωτόνιο φωτός με μήκος κύματος περίπου 522 nm, το οποίο βρίσκεται στο πράσινο τμήμα του ορατού φάσματος.
* Strontium Τα άτομα εκπέμπουν κόκκινο φως επειδή τα ηλεκτρόνια τους είναι ενθουσιασμένα σε υψηλότερο επίπεδο ενέργειας όταν θερμαίνονται. Αυτό το επίπεδο ενέργειας είναι περίπου 1,8 eV πάνω από το αρχικό επίπεδο ενέργειας. Όταν τα ηλεκτρόνια πέφτουν πίσω στο αρχικό τους επίπεδο ενέργειας, εκπέμπουν φωτόνιο φωτός με μήκος κύματος περίπου 688 nm, το οποίο βρίσκεται στο κόκκινο τμήμα του ορατού φάσματος.
Συμπέρασμα
Η δομή ηλεκτρονίων ενός ατόμου καθορίζει το φάσμα εκπομπών του και το χρώμα του. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο διαφορετικά στοιχεία εκπέμπουν διαφορετικά χρώματα φωτός όταν θερμαίνονται ή ενθουσιασμένοι. Αυτή η γνώση χρησιμοποιείται για τη δημιουργία πυροτεχνημάτων που παράγουν μια ποικιλία από όμορφα χρώματα.
