Atomen kunnen energie opnemen (absorptie), uitzenden (emissie) of zelfs een elektron verliezen (ionisatie). Dit gebeurt door verschillende oorzaken die energie toevoegen aan het atoom.
De belangrijkste oorzaken van energietoevoer naar een atoom zijn:
- Absorptie van fotonen (licht): Een atoom kan een foton (een lichtdeeltje) absorberen als de energie van dat foton precies overeenkomt met het energieverschil tussen twee energieniveaus van de elektronen in het atoom. Als dit gebeurt, neemt een elektron die energie op en springt het naar een hogere energietoestand.
- Absorptie van energie van opvallende elektronen: Wanneer een atoom in botsing komt met een ander, energierijk elektron, kan dit botsende elektron zijn energie overdragen aan een elektron in het atoom. Hierdoor kan het elektron in het atoom ook naar een hogere energietoestand springen.
- Warmte: Warmte is eigenlijk de bewegingsenergie van de deeltjes. Als een stof warmer wordt, bewegen de atomen en moleculen sneller en botsen ze vaker en harder met elkaar. Deze botsingen kunnen voldoende energie overdragen aan de elektronen in de atomen, waardoor ze naar een hogere energietoestand worden gebracht.
- Toevoer van elektrische energie: Bij de toevoer van elektrische energie, bijvoorbeeld in een gasontladingslamp, worden elektronen versneld door een elektrisch veld. Deze versnelde elektronen botsen vervolgens met de atomen in het gas. Net als bij punt 2, dragen deze botsingen energie over aan de elektronen in de atomen, waardoor ze in een aangeslagen toestand komen.
Hoe deze oorzaken leiden tot absorptie, emissie en ionisatie:
- Absorptie: In alle bovengenoemde gevallen wordt er energie toegevoegd aan het atoom, waardoor een elektron van een lager naar een hoger energieniveau gaat. Dit proces noemen we absorptie. Het atoom bevindt zich dan in een 'aangeslagen toestand'.
- Emissie: Een elektron in een aangeslagen toestand is instabiel. Het zal snel terugvallen naar een lager energieniveau, vaak de grondtoestand. Bij deze terugval zendt het de overtollige energie uit in de vorm van een foton. Dit is emissie.
- Ionisatie: Als de toegevoerde energie (door een foton, botsing, warmte of elektrische energie) zó groot is dat het elektron niet alleen naar een hoger niveau springt, maar helemaal losraakt van het atoom, dan is het atoom geïoniseerd. Het atoom verliest dan een elektron en wordt een positief geladen ion.
Natuurkunde