La serie Balmer è la designazione per le linee spettrali delle emissioni dall'atomo di idrogeno. Queste linee spettrali (che sono fotoni emessi nello spettro della luce visibile) sono prodotte dall'energia richiesta per rimuovere un elettrone da un atomo, chiamato energia di ionizzazione. Poiché l'atomo di idrogeno ha un solo elettrone, l'energia di ionizzazione richiesta per rimuovere questo elettrone è chiamata la prima energia di ionizzazione (e per l'idrogeno non esiste una seconda energia di ionizzazione). Questa energia può essere calcolata in una serie di brevi passi.
Determina gli stati di energia iniziale e finale dell'atomo e trova la differenza dei loro inversi. Per il primo livello di ionizzazione, lo stato di energia finale è infinito (poiché l'elettrone viene rimosso dall'atomo), quindi l'inverso di questo numero è 0. Lo stato di energia iniziale è 1 (l'unico stato di energia che può avere l'atomo di idrogeno) e l'inverso di 1 è 1. La differenza tra 1 e 0 è 1.
Moltiplica la costante di Rydberg (un numero importante nella teoria atomica), che ha un valore di 1.097 x 10 ^ (7) per metro ( 1 /m) per la differenza dell'inverso dei livelli di energia, che in questo caso è 1. Ciò fornisce la costante di Rydberg originale.
Calcola l'inverso del risultato A (cioè dividi il numero 1 per risultato A). Questo dà 9,11 x 10 ^ (- 8) m. Questa è la lunghezza d'onda dell'emissione spettrale.
Moltiplica la costante di Planck per la velocità della luce e dividi il risultato per la lunghezza d'onda dell'emissione. Moltiplicando la costante di Planck, che ha un valore di 6,626 x 10 ^ (- 34) Joule secondi (J s) per la velocità della luce, che ha un valore di 3,00 x 10 ^ 8 metri al secondo (m /s) fornisce 1,988 x 10 ^ (- 25) Joule metri (J m), e dividendolo per la lunghezza d'onda (che ha un valore di 9,11 x 10 ^ (- 8) m) dà 2,182 x 10 ^ (- 18) J. Questo è il primo energia di ionizzazione dell'atomo di idrogeno.
Moltiplica l'energia di ionizzazione per il numero di Avogadro, che fornisce il numero di particelle in una mole di sostanza. Moltiplicando 2.182 x 10 ^ (- 18) J per 6.022 x 10 ^ (23) si ottengono 1.312 x 10 ^ 6 Joule per mol (J /mol) o 1312 kJ /mol, che è il modo in cui è comunemente scritto in chimica.
