De elektronenstructuur van een atoom bepaalt zijn chemische eigenschappen en zijn emissiespectrum. Het emissiespectrum van een atoom is het unieke patroon van golflengten van licht dat het atoom uitzendt wanneer zijn elektronen worden opgewonden naar hogere energieniveaus en vervolgens terugvallen naar hun oorspronkelijke energieniveaus.

Hoe de elektronenstructuur kleur verklaart

Verschillende elementen zenden verschillende kleuren licht uit omdat ze verschillende elektronenstructuren hebben. De energieniveaus van de elektronen van een atoom worden bepaald door het aantal protonen in de kern en het aantal elektronen in het atoom. Wanneer een elektron wordt opgewonden tot een hoger energieniveau, absorbeert het een lichtfoton met dezelfde hoeveelheid energie als het verschil tussen de twee energieniveaus. Wanneer het elektron terugvalt naar zijn oorspronkelijke energieniveau, zendt het een foton licht uit met dezelfde hoeveelheid energie.

De golflengte van een foton van licht is omgekeerd evenredig met zijn energie. Dit betekent dat fotonen met kortere golflengten meer energie hebben dan fotonen met langere golflengten. De kleuren van het zichtbare spectrum zijn gerangschikt van rood (langste golflengte) tot violet (kortste golflengte).

Verschillende elementen zenden verschillende kleuren licht uit omdat ze verschillende elektronenstructuren hebben. Dit betekent dat de energieniveaus van hun elektronen verschillend zijn en dat ze fotonen van licht met verschillende golflengten absorberen en uitzenden.

Voorbeelden van elektronenstructuur en kleur

Hier zijn enkele voorbeelden van hoe de elektronenstructuur de kleur van verschillende soorten vuurwerk verklaart:

* Natrium atomen zenden geeloranje licht uit omdat hun elektronen bij verhitting naar een hoger energieniveau worden opgewonden. Dit energieniveau ligt ongeveer 2,1 elektronvolt (eV) boven het oorspronkelijke energieniveau. Wanneer de elektronen terugvallen naar hun oorspronkelijke energieniveau, zenden ze een lichtfoton uit met een golflengte van ongeveer 589 nm, wat zich in het geeloranje deel van het zichtbare spectrum bevindt.

* Koper atomen zenden groen licht uit omdat hun elektronen bij verhitting naar een hoger energieniveau worden opgewonden. Dit energieniveau ligt ongeveer 2,9 eV boven het oorspronkelijke energieniveau. Wanneer de elektronen terugvallen naar hun oorspronkelijke energieniveau, zenden ze een lichtfoton uit met een golflengte van ongeveer 522 nm, wat zich in het groene deel van het zichtbare spectrum bevindt.

* Strontium atomen zenden rood licht uit omdat hun elektronen bij verhitting naar een hoger energieniveau worden opgewonden. Dit energieniveau ligt ongeveer 1,8 eV boven het oorspronkelijke energieniveau. Wanneer de elektronen terugvallen naar hun oorspronkelijke energieniveau, zenden ze een lichtfoton uit met een golflengte van ongeveer 688 nm, wat zich in het rode deel van het zichtbare spectrum bevindt.

Conclusie

De elektronenstructuur van een atoom bepaalt zijn emissiespectrum en zijn kleur. Dit is de reden waarom verschillende elementen verschillende kleuren licht uitstralen wanneer ze worden verwarmd of opgewonden. Deze kennis wordt gebruikt om vuurwerk te maken dat een verscheidenheid aan prachtige kleuren produceert.