Die Balmer-Reihe ist die Bezeichnung für die Spektrallinien der Emissionen des Wasserstoffatoms. Diese Spektrallinien (bei denen es sich um im sichtbaren Lichtspektrum emittierte Photonen handelt) werden aus der Energie erzeugt, die erforderlich ist, um ein Elektron aus einem Atom zu entfernen, die sogenannte Ionisierungsenergie. Da das Wasserstoffatom nur ein Elektron besitzt, wird die zur Entfernung dieses Elektrons erforderliche Ionisierungsenergie als erste Ionisierungsenergie bezeichnet (und für Wasserstoff gibt es keine zweite Ionisierungsenergie). Diese Energie kann in einer Reihe kurzer Schritte berechnet werden.
Bestimmen Sie den Anfangs- und Endenergiezustand des Atoms und finden Sie die Differenz ihrer Inversen. Für das erste Ionisationsniveau ist der Endenergiezustand unendlich (da das Elektron aus dem Atom entfernt wird), also ist der Kehrwert dieser Zahl 0. Der anfängliche Energiezustand ist 1 (der einzige Energiezustand, den das Wasserstoffatom haben kann) und die Umkehrung von 1 ist 1. Der Unterschied zwischen 1 und 0 ist 1.
Multiplizieren Sie die Rydberg-Konstante (eine wichtige Zahl in der Atomtheorie), die einen Wert von 1.097 x. hat 10^(7) pro Meter (1/m) durch die Differenz des Kehrwerts der Energieniveaus, die in diesem Fall ist 1. Dies ergibt die ursprüngliche Rydberg-Konstante.
Berechnen Sie die Umkehrung des Ergebnisses A (dh dividieren Sie die Zahl 1 durch das Ergebnis A). Dies ergibt 9,11 x 10^(-8) m. Dies ist die Wellenlänge der spektralen Emission.
Multiplizieren Sie die Plancksche Konstante mit der Lichtgeschwindigkeit und teilen Sie das Ergebnis durch die Wellenlänge der Emission. Multiplizieren der Planck-Konstanten, die einen Wert von 6,626 x 10^(-34) Joule Sekunden (J s) hat, mit der Lichtgeschwindigkeit, die einen Wert von 3,00 x 10^8 Meter pro8 hat Sekunde (m/s) ergibt 1,988 x 10^(-25) Joule Meter (J m) und dividiert durch die Wellenlänge (die einen Wert von 9,11 x 10^(-8) m hat) ergibt 2,182 x 10^( -18) J. Dies ist die erste Ionisierungsenergie des Wasserstoffatoms.
Multiplizieren Sie die Ionisierungsenergie mit der Avogadro-Zahl, die die Anzahl der Teilchen in einem Stoffmol angibt. Die Multiplikation von 2,182 x 10^(-18) J mit 6,022 x 10^(23) ergibt 1,312 x 10^6 Joule pro Mol (J/mol) oder 1312 kJ/mol, wie es in der Chemie allgemein geschrieben wird.