Les électrons sous tension doivent libérer de l'énergie pour revenir à leur état stable. Lorsque cette libération se produit, elle se produit sous forme de lumière. Par conséquent, les spectres d'émissions atomiques représentent les électrons d'un atome revenant à des niveaux d'énergie inférieurs. En raison de la nature de la physique quantique, les électrons peuvent absorber et émettre uniquement des énergies discrètes spécifiques. Chaque élément a un arrangement caractéristique d'orbitales et d'énergies électroniques qui dicte la couleur des raies d'émission.
Le monde quantique

Bien que beaucoup des choses que nous percevons soient dictées par la mécanique classique et continue, l'atomique monde est dicté par la discontinuité et la probabilité. Les électrons dans un atome existent à des niveaux d'énergie discrets sans terrain d'entente. Si un électron est excité à un nouveau niveau d'énergie, il passe instantanément à ce niveau. Lorsque les électrons reviennent à des niveaux d'énergie inférieurs, ils libèrent de l'énergie dans des paquets quantifiés. Vous pouvez comparer cela avec un feu qui s'éteint lentement. Un feu brûlant émet de l'énergie en continu pendant qu'il se refroidit et finit par s'éteindre. Un électron, d'autre part, émet toute son énergie instantanément et saute à un niveau d'énergie inférieur sans passer par un état de transition.
Qu'est-ce qui détermine la couleur des raies dans un spectre d'émission?

Énergie de la lumière existe dans des paquets appelés photons. Les photons ont différentes énergies qui correspondent à différentes longueurs d'onde. Par conséquent, la couleur des raies d'émission reflète la quantité d'énergie libérée par un électron. Cette énergie change en fonction de la structure orbitale de l'atome et des niveaux d'énergie de ses électrons. Les énergies supérieures correspondent aux longueurs d'onde vers l'extrémité bleue la plus courte du spectre de la lumière visible.
Lignes d'émission et d'absorption

Lorsque la lumière traverse des atomes, ces atomes peuvent absorber une partie de l'énergie de la lumière. Un spectre d'absorption nous montre quelle longueur d'onde de la lumière a été absorbée par un gaz particulier. Un spectre d'absorption ressemble à un spectre continu, ou arc-en-ciel, avec quelques lignes noires. Ces lignes noires représentent les énergies des photons absorbées par les électrons dans le gaz. Lorsque nous regardons le spectre d'émission du gaz correspondant, il affichera l'inverse; le spectre d'émission sera noir partout sauf pour les énergies photoniques qu'il a précédemment absorbées.
Qu'est-ce qui détermine le nombre de lignes?

Les spectres d'émission peuvent avoir un grand nombre de lignes. Le nombre de lignes n'est pas égal au nombre d'électrons dans un atome. Par exemple, l'hydrogène a un électron, mais son spectre d'émission présente de nombreuses raies. Au lieu de cela, chaque ligne d'émission représente un saut d'énergie différent qu'un électron d'un atome pourrait faire. Lorsque nous exposons un gaz à des photons de toutes les longueurs d'onde, chaque électron dans le gaz peut absorber un photon avec exactement la bonne énergie pour l'exciter dans le prochain niveau d'énergie possible. Par conséquent, les photons d'un spectre d'émission représentent une variété de niveaux d'énergie possibles.