激發態（excited state）是指在量子力學的框架下，每個能量高于基態的本征態。在化學中，電子激發態指的是體系處在非基電子態而又未發生進一步電離的電子能級上，對于分子體系而言，也會產生振動和轉動的激發態。分子和原子體系通常可以通過光吸收，產生電子、振動或者轉動的激發態。激發態還可以通過其他方式產生，包括放電、電離輻射、熱激活和化學激活（化學發光）等。在電子激發態上，分子體系會發生一系列重要的物理和化學過程，導致激發態的衰減；體系會通過激發態弛豫到達第一激發態的最低點，然后輻射出熒光（輻射躍遷）；體系也可能在不同的激發態之間發生躍遷，即非絕熱過程（非輻射躍遷）。激發態上也存在電子和能量轉移現象，這會導致光猝滅。由于激發態相比基態，具有完全不同的電子結構，所以可能導致光化學反應的發生。在基電子態上，分子也能產生振動和轉動激發，如體系吸收紅外光子，可能導致振動激發態產生，該過程取決于振動模式的偶極矩；對于特別低頻的振動，由于能級間隔小，也可以直接通過升溫的辦法，產生其激發態。轉動激發態的產生對應更長波段的光吸收，由于轉動能級間隔很小，因此在常溫下，往往該運動很容易處于各個激發態上。持續時間較長的激發態被稱為亞穩態（metastable），例如同質異能素與單線態氧（singlet 氧）。
基本定義
原子或分子吸收一定的能量后，電子被激發到較高能級但尚未電離的狀態。
產生方法
主要有：①光激發。處于基態的原子或分子吸收一定能量的光子，可躍遷至激發態，這是產生激發態的最主要方法。②放電。主要用于激勵原子，如高壓汞燈、弧光燈。③化學激活。某些放熱化學反應可能使電子被激發，導致化學發光。此外，氣體擾動激發也是一種激發態的產生方式，當氣體分子的動能級提升，導致流速分布與平衡狀態的路德維希·玻爾茲曼分布相分離時，氣體分子集合被認為處于激發態中。這種現象在二維氣體中的研究已揭示了達到平衡狀態所需的時間。
激發態是短壽命的，很容易返回到基態，同時放出多余的能量。激發態去活的途徑有：①輻射躍遷（熒光或磷光)。②無輻射躍遷（系間竄越，內部轉變）。③傳能和猝滅（激發態分子將能量傳遞給另一基態分子并使其激發）。
能量耗散
處于激發態的分子是不穩定的，要通過各種方式來衰減能量，激發態能量耗散的物理途徑見圖。激發態分子具有大于化學鍵離解能的激發能時，便解離成分子碎片，其中超過化學鍵離解能的部分變為分子碎片的動能。通過激發能在分子間的轉移，會形成激基態配位化合物，發生電子轉移和化學反應（如加成、脫氫反應）等。
原子的激發態
氫原子的基態對應的是氫原子中唯一的一個電子處于可能達到的最低的原子軌道（1s軌道）。當外界向該原子提供能量時（例如，吸收一個具有一定能量的光子），原子中的電子就可以提升到激發態。如果單射光子能量足夠大，該電子會從對于該原子的束縛態中被“打”出來，失去了電子的原子即離子化了。在被激發后，原子會以發射一個具有特定能量的光子的形式回到能量較低的激發態（或是基態）。處于不同激發態的原子發射的光子具有不同的電磁波譜，這顯示出它們各自獨特的譜線。氫原子光譜包含萊曼系、巴耳末系、帕申系、弗雷德里克·布拉開線系、蒲芬德系及漢弗萊斯系。處于較高激發態的原子被稱為里德伯原子，而一個由高度激發的原子組成的系統可以形成壽命較長的凝聚激發態，例如完全由激發態原子組成的凝聚相——里德伯物質。氫氣同樣可以在加熱或通電的條件下進入激發態。
參考資料 >