Gli elettroni energizzati devono rilasciare energia per ritornare al loro stato stabile. Quando si verifica questa versione, si presenta sotto forma di luce. Quindi, gli spettri di emissioni atomiche rappresentano gli elettroni in un atomo che ritornano a livelli di energia più bassi. A causa della natura della fisica quantistica, gli elettroni possono assorbire ed emettere solo energie specifiche e discrete. Ogni elemento ha una disposizione caratteristica degli orbitali e delle energie degli elettroni che determina il colore delle linee di emissione.
Il mondo quantico

Mentre molte delle cose che percepiamo sono dettate dalla meccanica classica e continua, l'atomica il mondo è dettato dalla discontinuità e dalla probabilità. Gli elettroni in un atomo esistono a livelli di energia discreti senza terra di mezzo. Se un elettrone viene eccitato a un nuovo livello di energia, salta istantaneamente a quel livello. Quando gli elettroni ritornano a livelli di energia più bassi, rilasciano energia in pacchetti quantizzati. Puoi contrastare questo con un fuoco che si esaurisce lentamente. Un fuoco che brucia emette energia continuamente mentre si raffredda e alla fine si brucia. Un elettrone, d'altra parte, emette tutta la sua energia istantaneamente e salta a un livello di energia inferiore senza passare attraverso uno stato transitorio.
Cosa determina il colore delle linee in uno spettro di emissione?

Energia da la luce esiste in pacchetti chiamati fotoni. I fotoni hanno energie diverse che corrispondono a lunghezze d'onda diverse. Pertanto, il colore delle linee di emissione riflette la quantità di energia rilasciata da un elettrone. Questa energia cambia a seconda della struttura orbitale dell'atomo e dei livelli di energia dei suoi elettroni. Le energie più elevate corrispondono alle lunghezze d'onda verso l'estremità più corta e blu dello spettro della luce visibile.
Linee di emissione e assorbimento

Quando la luce passa attraverso gli atomi, quegli atomi possono assorbire parte dell'energia della luce. Uno spettro di assorbimento ci mostra quale lunghezza d'onda della luce è stata assorbita da un gas particolare. Uno spettro di assorbimento sembra uno spettro continuo, o arcobaleno, con alcune linee nere. Queste linee nere rappresentano le energie dei fotoni assorbite dagli elettroni nel gas. Quando visualizziamo lo spettro di emissione per il gas corrispondente, verrà visualizzato l'inverso; lo spettro di emissione sarà nero ovunque tranne che per le energie dei fotoni che ha assorbito in precedenza.
Cosa determina il numero di linee?

Gli spettri di emissione possono avere un gran numero di linee. Il numero di linee non è uguale al numero di elettroni in un atomo. Ad esempio, l'idrogeno ha un elettrone, ma il suo spettro di emissione mostra molte linee. Invece, ogni linea di emissione rappresenta un diverso salto di energia che un elettrone di un atomo potrebbe fare. Quando esponiamo un gas a fotoni di tutte le lunghezze d'onda, ogni elettrone nel gas può assorbire un fotone con esattamente l'energia giusta per eccitarlo nel successivo livello di energia possibile. Quindi, i fotoni di uno spettro di emissione rappresentano una varietà di possibili livelli di energia.