เมื่ออิเล็กตรอนได้รับพลังงานในปริมาณที่เหมาะสม อิเล็กตรอนจะขึ้นไปอยู่ในระดับพลังงานที่สูงกว่าระดับพลังงานเดิมแต่จะอยู่ในระดับใดขึ้นอยู่กับปริมาณพลังงานที่ได้รับการที่เล็กตามขึ้นไปอยู่ในระดับพลังงานใหม่ทำให้ อะตอมไม่เสถียรอิเล็กตรอนจะกลับมาอยู่ในระดับพลังงานที่ต่ำกว่าซึ่งการเปลี่ยนตำแหน่งของแต่ละระดับพลังงานนี้อิเล็กตรอนจะคายพลังงานออกมาในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยความถี่เฉพาะค่าหนึ่งหรือกล่าวได้ว่าการดูดหรือคายพลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอมต้องมีค่าเฉพาะตามทฤษฎีของคลังโดยมีค่าเท่ากับความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านั้นคุณด้วยค่าคงที่ของพลังค์ดังกล่าวมาแล้ว 2. การเปลี่ยนแปลงระดับพลังงานของอิเล็กตรอนไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนไประดับพลังงานที่อยู่ติดกันอาจมีการเปลี่ยนข้ามระดับพลังงานได้และจะอยู่ระหว่างระดับพลังงานไม่ได้ 3.
ในการเผาสารประกอบ องค์ประกอบส่วนที่เป็นอโลหะจะให้สเปกตรัมในช่วงที่ตาเรารับไม่ได้ จึงมองไม่เห็นเส้นสเปกตรัม 3. ในการศึกษาสเปกตรัมของธาตุที่เป็นแก๊สจะนำแก๊สไปบรรจุหลอดแก้วที่มีความดันต่ำ และผ่านกระแสไฟฟ้าศักย์สูงเข้าไปแทนการเผาด้วยความร้อน เมื่อแก๊สได้รับพลังงานไฟฟ้าจะปล่อยแสงเป็นสเปกตรัมลักษณะเฉพาะของธาตุนั้น ๆ และธาตุอโลหะบางชนิดก็ให้แสงที่ตารับได้ เช่น He, Ne, Ar เป็นต้น
1844 ที่เมือง แมนเชสเตอร์ (Manchester) ประเทศอังกฤษ การค้นพบอะตอม ในปี พ. 2346 (ค. 1803) จอห์น ดอลตัน (John Dalton) นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษได้เสนอทฤษฎีอะตอม เพื่อใช้อธิบายเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของสารก่อนและหลังทำปฏิกิริยา รวมทั้งอัตราส่วนโดยมวลของธาตุที่รวมกันเป็นสารประกอบ ซึ่งสรุปได้ดังนี้ 1. ธาตุประกอบด้วยอนุภาคเล็กๆหลายอนุภาคเรียกอนุภาคเหล่านี้ว่า "อะตอม" ซึ่งแบ่งแยกและทำให้สูญหายไม่ได้ 2. อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันมีสมบัติเหมือนกัน แต่จะมีสมบัติ แตกต่างจากอะตอมของธาตุอื่น 3. สารประกอบเกิดจากอะตอมของธาตุมากกว่าหนึ่งชนิดทำปฏิกิริยา เคมีกันในอัตราส่วนที่เป็นเลขลงตัวน้อยๆ จอห์น ดอลตัน ชาวอังกฤษ เสนอทฤษฎีอะตอมของดอลตัน – อะตอมเป็นอนุภาคที่เล็กที่สุด แบ่งแยกอีกไม่ได้ – อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันมีสมบัติเหมือนกัน -อะตอมต้องเกิดจากสารประกอบเกิดจากอะตอม ของธาตุตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปมารวมตัวกันทางเคมี ทฤษฎีอะตอมของดอลตันใช้อธิบายลักษณะและสมบัติของอะตอมได้เพียงระดับหนึ่ง แต่ต่อมานักวิทยาศาสตร์ค้นพบข้อมูล บางประการที่ไม่สอดคล้องกับทฤษฎีอะตอมของ ดอลตัน เช่น พบว่าอะตอมของธาตุชนิดเดียวกันอาจมีมวลแตกต่างกันได้ ลักษณะแบบจำลองอะตอมของดอลตัน ทรงกลมตันมีขนาดเล็กที่สุดซึ้งแบ่งแยกอีกไม่ได้
อิเล็กตรอนไม่ได้เคลื่อนที่เป็นวงกลม แต่เคลื่อนที่ไปรอบๆนิวเคลียส เป็นรูปทรงต่างๆตามระดับพลังงาน 2. ไม่สามารถบอกตำแหน่งที่แน่นอนของอิเล็กตรอนได้เนื่องจากอิเล็กตรอนมีขนาดเล็กมาก และเคลื่อนที่รวดเร็วตลอดเวลาไปทั่วทั้งอะตอม 3. อะตอมประกอบด้วยกลุ่มหมอกของอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียส บริเวณที่มีหมอกทึบแสดงว่ามีโอกาสพบอิเล็กตรอนได้มากกว่าบริเวณที่มีหมอกจาง ดังรูปที่แสดงไว้
อิเล็กตรอนแต่ละตัวไม่ได้อยู่ในระดับพลังงานใดพลังงานหนึ่งคงที่ 5. อะตอมมีอิเล็กตรอนหลายๆระดับพลังงาน
18 X 10 -18 J = ค่าคงที่ของริดเบิร์ก(Rydberg constant) n = เลขควอนตัมหลัก = 1, 2, 3,... แทนค่า ในสภาวะปกต ิ อิเล็กตรอนในอะตอมของไฮโดรเจนจะอยู่ที่ระดับพลังงาน n=2 ซึ่งมีพลังงาน -0. 545 X 10 -18 J ในสภาวะกระตุ้น เมื่ออะตอมของไฮโดรเจนได้รับพลังงานที่เพียงพอค่าหนึ่งจะถูกกระตุ้นไปยังสภาวะกระตุ้น(excited state) เช่น เมื่ออิเล็กตรอนดูดกลืนพลังงาน 0. 303 X 10 -18 J อิเล็กตรอนถูกกระตุ้นจาก n=2 ไปยังระดับพลังงาน n=3 พลังงานนี้คำนวณได้จากความแตกต่างของพลังงาน(DE) ของระดับพลังงานตั้งต้น(E i) กับระดับพลังงานสุดท้าย(E f) ดังสมการ D E = E f - E i D E = E 3 - E 2 = (-0. 242 X 10 -18 J) - (-0. 545 X 10 -18 J) = 0. 303 X 10 -18 J Note: พลังงานที่ได้มีค่าเป็นบวก 0. 303 X 10 -18 J แสดงว่าอิเล็กตรอนดูดกลืนพลังงาน 0. 303 X 10 -18 J กลับสู่สภาวะปกต ิ อิเล็กตรอนอยู่ที่ระดับพลังงานที่ 3 ไม่นานเพราะระดับนี้ไม่เสถียร ก็จะปล่อยพลังงานออกมาเพื่อกลับมาอยู่ที่ระดับพลังงานที่ 2 นั่นคือจาก n=3 ไป n=2 อิเล็กตรอนปล่อยพลังงานออกมา 0. 303 X 10 -18 J D E = E f - E i D E = E 2 - E 3 = ( -0. 545 X 10 -18 J) - ( -0. 242 X 10 -18 J) = -0.
62x10 -34 Js) ν= ค่าความถี่ ( s -1) 5. แบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก แบบจำลองอะตอมของโบร์ ใช้อธิบายเกี่ยวกับเส้นสเปกตรัมของธาตุไฮโดรเจนได้ดีแต่ ไม่สามารถอธิบายเส้นสเปกตรัมของอะตอมที่มีหลายอิเล็กตรอนได้จึงได้มีการศึกษาเพิ่มเติมจนได้แบบจำลองใหม่ที่เรียกว่า แบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก
303 X 10 -18 J Note: พลังงานที่ได้มีค่าเป็นลบ 0. 303 X 10 -18 J แสดงว่าอิเล็กตรอนคายพลังงาน 0. 303 X 10 -18 J พลังงานที่ปล่อยออกมานี้มีความยาวคลื่น 656. 3 นาโนเมตร ซึ่งเป็นความยาวคลื่นของแสงสีแดง ที่อยู่ในช่วงที่ตามองเห็น เราจึงเห็นเส้นสเปกตรัมสีแดงปรากฎบนฉากรับภาพ คำนวณจาก เมื่อ D E = ความแตกต่างของพลังงานระหว่าง 2 ระดับพลังงาน h = ค่าคงที่ของพลังค์ = 6. 626 X 10 -34 Js c = ความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในสุญญากาศ = 2. 997 X 10 8 m/s = ความยาวคลื่น หน่วยเป็นเมตร(m) แทนค่า ดังนั้น การเปลี่ยนระดับพลังงานจาก n=3 n=2 เกิดสเปกตรัมสีแดง ส่วน n=4 n=2, n=5 n=2 และ n= n=2 นั้นให้สีของเส้นสเปกตรัมไม่เหมือนกัน ดังตาราง n i (ระดับพลังงานเริ่มต้น) n f (ระดับพลังงานสิ้นสุด) ความยาวคลื่น(นาโนเมตร) เส้นสเปกตรัม 3 2 656. 3 สีแดง 4 2 486. 1 สีน้ำทะเล 5 2 434. 0 สีน้ำเงิน 2 410. 2 สีม่วง แบบจำลองอะตอมของโบร์ หมายเหตุ ภาพแสดงอิเล็กตรอนหมุนรอบนิวเคลียสไม่ได้แสดงความเร็วของอิเล็กตรอนที่แท้จริง อะตอมประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน อยู่ภายในนิวเคลียส ส่วนอิเล็กตรอนวิ่งอยู่รอบ ๆ นิวเคลียสเป็นชั้น ๆ หรือเป็นระดับพลังงานซึ่งมีค่าเป็นขั้น ๆ อย่างเด็ดขาด ไม่มีค่าที่ต่อเนื่องกัน ประโยชน์ที่เราสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้จากงานของโบร์ 1.