A série Balmer é a designação para as linhas espectrais de emissões do átomo de hidrogênio. Essas linhas espectrais (que são fótons emitidos no espectro da luz visível) são produzidas a partir da energia necessária para remover um elétron de um átomo, chamado energia de ionização. Como o átomo de hidrogênio possui apenas um elétron, a energia de ionização necessária para remover esse elétron é chamada de primeira energia de ionização (e, para o hidrogênio, não existe uma segunda energia de ionização). Essa energia pode ser calculada em uma série de etapas curtas.
Determine os estados de energia inicial e final do átomo e encontre a diferença de seus inversos. Para o primeiro nível de ionização, o estado final de energia é infinito (uma vez que o elétron é removido do átomo), então o inverso desse número é 0. O estado inicial de energia é 1 (o único estado de energia que o átomo de hidrogênio pode ter) e o inverso de 1 é 1. A diferença entre 1 e 0 é 1.
Multiplique a constante de Rydberg (um número importante na teoria atômica), que tem um valor de 1,097 x 10 ^ (7) por metro (1 / m) pela diferença do inverso dos níveis de energia, que neste caso é 1. Isso fornece a constante original de Rydberg.
Calcule o inverso do resultado A (ou seja, divida o número 1 pelo resultado A). Isso dá 9,11 x 10 ^ (- 8) m. Este é o comprimento de onda da emissão espectral.
Multiplique Plancks constante pela velocidade da luz e divida o resultado pelo comprimento de onda da emissão. A constante de Multiplicação de Plancks, que tem um valor de 6,626 x 10 ^ (- 34) Joule segundos (J s) pela velocidade da luz, que tem um valor de 3,00 x 10 ^ 8 metros por segundo (m / s) dá 1,988 x 10 ^ (- 25) Joule metros (J m), e dividindo-o pelo comprimento de onda (que tem um valor de 9,11 x 10 ^ (- 8) m), resulta em 2,182 x 10 ^ (- 18) J. Este é o primeiro energia de ionização do átomo de hidrogênio.
Multiplique a energia de ionização pelo número Avogadros, que fornece o número de partículas em uma toupeira de substância. A multiplicação de 2,182 x 10 ^ (- 18) J por 6,022 x 10 ^ (23) fornece 1,312 x 10 ^ 6 Joules por mol (J / mol), ou 1312 kJ / mol, como é comumente escrita em química.