Atomski energetski razini

Atomi su građevni blokovi svih materija koje postoje. U tim atomima postoji središnji dio zvan jezgra (N na Slici 1) koji se sastoji od protona i neutrona, oko kojeg se vrti čestice zvane elektroni. Treba napomenuti da svi elektroni koji čine promatrani materijal ne vrti se po istoj putanji. Međutim, to ne znači da njihove revolucijske putanje mogu biti nasumične. To jest, svaki elektron određenog atoma ima svoju posvećenu putanju, zvanu orbit, duž koje kruži oko središnjeg jezgra. To su upravo te orbite koje se nazivaju energetski nivoi atoma.

To je zato što svaki od njih posjeduje posvećeni iznos energije koji se izražava u smislu integralnog višekratnika jednadžbe
gdje je h Planckova konstanta, a υ frekvencija.

Slika 2 prikazuje konačnu energiju posjedovanu različitim energetskim stanjima (i time svim elektronima prisutnim u njima) u elektronvoltima (eV). Iz slike se može vidjeti da se energija elektrona povećava kako se udaljuje od središta atoma. Na primjer, elektron u prvom energetskom stanju (E1) ima energiju od -13.6 eV, taj u drugom (E2) ima energiju od -3.4 eV itd. Nastavljajući tako, može se doći do razine na kojoj energija postaje 0 eV, tj. energetski nivo E∞.

Pretpostavimo sada da snabdevamo materijal vanjskom energijom (koja može biti u bilo kojem obliku, uključujući i svjetlost). Ova dostavljena energija apsorbirat će se elektronima prisutnim u atomima koji čine materijal. Međutim, elektronima nije dopušteno apsorbirati bilo koji iznos energije po želji. To je zato što, ako elektron apsorbira neku energiju, njegova ukupna energija se mijenja. To znači da elektron više ne može ostati u svom originalnom energetskom nivou. Recimo, elektron u energetskom stanju E1 apsorbira 4 eV energije. Učinivši to, ukupna energija elektrona bi se povećala na
zbog čega više ne može ostati na energetskom nivou E1 koji ima energiju od -13.6 eV. Također, ne može pronaći nijedan drugi nivo koji ima energiju ekvivalentnu onoj koju ima. To ga dovodi do gubitka putanje!

S druge strane, ako taj elektron apsorbira energiju od 10.2 eV, tada bi njegova povećana energija bila

To je ništa drugo nego energija posjedovana nivoom E2, što znači da elektron koji je ranije bio u E1 sada je na energetskom nivou E2. Drugim riječima, kažemo da je taj elektron napravio prijelaz s razine E1 na razine E2 što dovodi do uzbuđenog atoma. Međutim, elektron ne može dugo ostati u tom nestabilnom stanju. Uskoro će se vratiti u svoje originalno stanje, čineći prijelaz s razine E2 na razine E1. No, važno je napomenuti da, raditi to, elektron emitira energiju od 10.2 eV (koja je ista kao ta apsorbirana) u obliku elektromagnetskih valova.

Iz predstavljenog rasprave jasno je da su elektronima dopušteni samo kvantizirani iznosi energije za apsorpciju (ili ekvivalentno emisiju). Iznos ove energije je ništa drugo nego razlika u energijama nivoa između kojih se dešavaju prijelazi. Dalje, iz Slike 2, vidljivo je da se ova razlika između energetskih stanja smanjuje kako se udaljuje od E1, tj. …

To znači da elektroni u najudaljenijim ljuskama zahtijevaju manji iznos energije da bi se uzburili od onih prisutnih u najunutrašnjim ljuskama. To je u skladu s dobro poznatim činjenicom da su elektroni prisutni blizu jezgra jako vezani za atome nego oni koji su prisutni dalje od njega.
Iako smo objasnili proces uzbuđenja, isti način argumentacije vrijedi i za slučaj oslobođenja. To je zato što možemo pretpostaviti da elektron kada se uzburio na energetski nivo sa energijom od 0 eV (E∞), potpuno bi bio slobodan od privlačeće sile jezgra atoma. To su upravo ti slobodni elektroni koji doprinose provođenju u materijalima poput metala.

Izjava: Poštujte original, dobre članke vrijede podijeliti, ukoliko postoji kršenje autorskih prava kontaktirajte za brisanje.