La série de Balmer est la désignation des raies spectrales des émissions de l'atome d'hydrogène. Ces raies spectrales (qui sont des photons émis dans le spectre de la lumière visible) sont produites à partir de l'énergie nécessaire pour retirer un électron d'un atome, appelée énergie d'ionisation. Puisque l'atome d'hydrogène n'a qu'un électron, l'énergie d'ionisation nécessaire pour éliminer cet électron est appelée la première énergie d'ionisation (et pour l'hydrogène, il n'y a pas de seconde énergie d'ionisation). Cette énergie peut être calculée en une série d'étapes courtes.
Déterminer les états d'énergie initial et final de l'atome et trouver la différence de leurs inverses. Pour le premier niveau d'ionisation, l'état d'énergie final est l'infini (puisque l'électron est retiré de l'atome), donc l'inverse de ce nombre est 0. L'état énergétique initial est 1 (le seul état énergétique que l'atome d'hydrogène peut avoir) et l'inverse de 1 est 1. La différence entre 1 et 0 est 1.
Multipliez la constante de Rydberg (un nombre important en théorie atomique), qui a une valeur de 1,097 x 10^(7) par mètre (1/m) par la différence de l'inverse des niveaux d'énergie, qui dans ce cas est 1. Cela donne la constante de Rydberg originale.
Calculez l'inverse du résultat A (c'est-à-dire divisez le nombre 1 par le résultat A). Cela donne 9,11 x 10^(-8) m. C'est la longueur d'onde de l'émission spectrale.
Multipliez la constante de Planck par la vitesse de la lumière et divisez le résultat par la longueur d'onde de l'émission. En multipliant la constante de Planck, qui a une valeur de 6,626 x 10^(-34) Joule secondes (J s) par la vitesse de la lumière, qui a une valeur de 3,00 x 10^8 mètres par seconde (m/s) donne 1,988 x 10^(-25) Joule mètres (J m), et en divisant cela par la longueur d'onde (qui a une valeur de 9,11 x 10^(-8) m) donne 2,182 x 10^( -18) J. C'est la première énergie d'ionisation de l'atome d'hydrogène.
Multipliez l'énergie d'ionisation par le nombre d'Avogadro, qui donne le nombre de particules dans une mole de substance. Multiplier 2,182 x 10^(-18) J par 6,022 x 10^(23) donne 1,312 x 10^6 Joules par mol (J/mol), soit 1312 kJ/mol, ce qui est communément écrit en chimie.