La structure électronique d'un atome détermine ses propriétés chimiques et son spectre d'émission. Le spectre d'émission d'un atome est le modèle unique de longueurs d'onde de lumière que l'atome émet lorsque ses électrons sont excités à des niveaux d'énergie plus élevés, puis retombent à leurs niveaux d'énergie d'origine.

Comment la structure électronique explique la couleur

Différents éléments émettent des couleurs de lumière différentes car ils ont des structures électroniques différentes. Les niveaux d'énergie des électrons d'un atome sont déterminés par le nombre de protons dans le noyau et le nombre d'électrons dans l'atome. Lorsqu’un électron est excité à un niveau d’énergie plus élevé, il absorbe un photon de lumière avec la même quantité d’énergie que la différence entre les deux niveaux d’énergie. Lorsque l’électron retombe à son niveau d’énergie d’origine, il émet un photon de lumière avec la même quantité d’énergie.

La longueur d'onde d'un photon de lumière est inversement proportionnelle à son énergie. Cela signifie que les photons de longueurs d’onde plus courtes ont plus d’énergie que les photons de longueurs d’onde plus longues. Les couleurs du spectre visible vont du rouge (longueur d’onde la plus longue) au violet (longueur d’onde la plus courte).

Différents éléments émettent des couleurs de lumière différentes car ils ont des structures électroniques différentes. Cela signifie que les niveaux d’énergie de leurs électrons sont différents et qu’ils absorbent et émettent des photons de lumière de différentes longueurs d’onde.

Exemples de structure et de couleur électroniques

Voici quelques exemples de la façon dont la structure électronique explique la couleur de divers feux d’artifice :

* Sodium les atomes émettent une lumière jaune-orange parce que leurs électrons sont excités à un niveau d’énergie plus élevé lorsqu’ils sont chauffés. Ce niveau d'énergie est d'environ 2,1 électrons-volts (eV) au-dessus du niveau d'énergie d'origine. Lorsque les électrons retombent à leur niveau d’énergie d’origine, ils émettent un photon de lumière d’une longueur d’onde d’environ 589 nm, qui se situe dans la partie jaune-orange du spectre visible.

* Cuivre les atomes émettent une lumière verte parce que leurs électrons sont excités à un niveau d’énergie plus élevé lorsqu’ils sont chauffés. Ce niveau d'énergie est d'environ 2,9 eV au-dessus du niveau d'énergie d'origine. Lorsque les électrons retombent à leur niveau d’énergie d’origine, ils émettent un photon de lumière d’une longueur d’onde d’environ 522 nm, qui se situe dans la partie verte du spectre visible.

* Strontium les atomes émettent une lumière rouge parce que leurs électrons sont excités à un niveau d’énergie plus élevé lorsqu’ils sont chauffés. Ce niveau d'énergie est d'environ 1,8 eV au-dessus du niveau d'énergie d'origine. Lorsque les électrons retombent à leur niveau d’énergie d’origine, ils émettent un photon de lumière d’une longueur d’onde d’environ 688 nm, qui se situe dans la partie rouge du spectre visible.

Conclusion

La structure électronique d'un atome détermine son spectre d'émission et sa couleur. C'est pourquoi différents éléments émettent des couleurs de lumière différentes lorsqu'ils sont chauffés ou excités. Ces connaissances sont utilisées pour créer des feux d’artifice produisant une variété de belles couleurs.