Balmerova serija oznaka je za spektralne linije emisija iz atoma vodika. Te spektralne linije (koje su fotoni emitirani u spektru vidljive svjetlosti) nastaju iz energije potrebne za uklanjanje elektrona iz atoma, što se naziva ionizacijskom energijom. Budući da atom vodika ima samo jedan elektron, ionizacijska energija potrebna za uklanjanje ovog elektrona naziva se prva ionizacijska energija (a za vodik ne postoji druga energija ionizacije). Ova se energija može izračunati u nizu kratkih koraka.
Odredite početno i konačno energetsko stanje atoma i pronađite razliku njihovih inverza. Za prvu razinu ionizacije konačno energetsko stanje je beskonačnost (budući da se elektron uklanja iz atoma), pa je obrnuta vrijednost ovog broja 0. Početno energetsko stanje je 1 (jedino energetsko stanje koje atom vodika može imati), a inverzno 1 je 1. Razlika između 1 i 0 je 1.
Pomnožite Rydbergovu konstantu (važan broj u atomskoj teoriji), koja ima vrijednost 1,097 x 10 ^ (7) po metru (1 / m) razlikom inverzne razine energije, koja je u ovom slučaju 1. To daje izvornu Rydbergovu konstantu.
Izračunajte inverzni rezultat A (tj. Podijelite broj 1 rezultatom A). To daje 9,11 x 10 ^ (- 8) m. Ovo je valna duljina spektralne emisije.
Pomnožite Planckovu konstantu sa brzinom svjetlosti i podijelite rezultat s valnom duljinom emisije. Množenje Planckove konstante koja ima vrijednost 6,626 x 10 ^ (- 34) Joule sekundi (J s) sa brzinom svjetlosti, koja ima vrijednost 3,00 x 10 ^ 8 metara po sekunda (m / s) daje 1.988 x 10 ^ (- 25) Joule metara (J m), a dijeleći je s valnom duljinom (koja ima vrijednost 9.11 x 10 ^ (- 8) m) daje 2.182 x 10 ^ ( -18) J. Ovo je prva energija ionizacije atoma vodika.
Pomnožite energiju ionizacije s Avogadrovim brojem koji daje broj čestica u molu tvari. Množenjem 2,182 x 10 ^ (- 18) J sa 6,022 x 10 ^ (23) dobije se 1,312 x 10 ^ 6 džula po molu (J / mol), odnosno 1312 kJ / mol, što je uobičajeno zapisano u kemiji.